Материал: 323

Коэффициент пересчета результатов анализа влажной почвы на сухую вычисляют по формуле:

100 W KH2O 100 .

Для вычисления массы сухой почвы (mс) по массе влажной почвы (mb) и влажности (W) используется формула:

3.6. Изучение физических свойств почвы

Гранулометрический состав почвы. Гранулометрический со-

став - относительное содержание различных размеров фракций элементарных почвенных частиц (ЭПЧ), выраженное в массовых процентах. По определению А. Д. Воронина (1986), ЭПЧ - обломки пород и минералов, а также аморфные соединения, все элементы которых находятся в химической взаимосвязи и не поддаются общепринятым методам пептизации, применяемым при анализе гранулометрический состав почвы. В природе ЭПЧ могут быть округлой, вытянутой, пластинчатой и др. форм. Однако группировку ЭПЧ по размерным фракциям проводят на основе т. н. эффективных (эквивалентных) диаметров частиц, условно принимаемых за шар. В России ЭПЧ принято группировать в зависимости от размеров по 11 классам (фракциям) (Приложение 3, табл. 9). Разделение частиц на скелет и мелкозем, а также на группы физического песка и физической глины проводят без учета химического и минералогического состава, лишь на основе физико-механических свойств ЭПЧ в зависимости от их величины. Границы между более тонкими фракциями могут учитывать др. свойства входящих в них ЭПЧ. Так, в России границу илистой фракции связывают со специфическим минералогическим составом почвенных частиц мельче 0,001 мм. За рубежом принята иная классификация гранулометрических элементов, в которой за основувыделения глинистой фракции взята величина 0,002 мм (Приложение 3, табл.10). Из-за отсутствия общепринятой схемы классификации ЭПЧ при анализе фактических данных надежнее оперировать размерами фракций, а не их наименованиями. В состав почвы входят четыре важнейших компонента:

-минеральная основа (50-60 % от общего объёма);

-органическое вещество (до 10 %);

-воздух (15-25 %);

15

- вода (25-35 %).

Почвы состоят из частиц различного размера, начиная от крупных валунов и заканчивая мелким грунтом (частицы мельче 2 мм в диаметре) и коллоидными частицами (< 1 мкм). Обычно частицы, составляющие почву, делят на:

-глину (мельче 0,002 мм в диаметре);

-ил (0,002-0,02 мм);

-песок (0,02-2,0 мм) и

-гравий (больше 2 мм).

Взависимости от гранулометрического состава результаты будут разные:

-песок – не образует ни шарик, ни шнур;

-супесь – образует шарик, раскатать шнур не удается, образуются только зачатки шнура;

-легкий суглинок – раскатывается в шнур, но очень неустойчивый, легко распадается на части при раскатывании или снятии с ладони;

-средний суглинок – образует сплошной шнур, который можно свернуть в кольцо с трещинами и переломами;

-тяжелый суглинок – легко раскатывается в шнур, образует кольцо с трещинами;

-глина – образует длинный тонкий шнур, который потом легко образует кольцо без трещин.

Ход определения. Возьмите две чайные ложки почвы и увлажните до тестообразного состояния. Из полученной массы скатайте "колбаску" наподобие шнура. Это так называемая проба на скатывание. Для точного определения гранулометрического состава применяют, например, метод Качинского.

Мокрый органолептический метод. Образец растертого грунта увлажняют и перемешивают до тестообразного состояния. Из подготовленной почвы на ладони делают шарик и пробуют сделать из него шнур толщиной около 3 мм, а затем свернуть кольцо диаметром 2-3 см.

Затем еще две чайные ложки почвы насыпают в пробирку (если ее нет, можно использовать тонкий прозрачный стакан) с дистиллированной водой. Встряхивают. По скорости осветления воды в пробирке и пробе на скатывание определяют гранулометрический состав почвы.

16

3.7. Изучение химических свойств почвы

Определение гумуса методом Тюрина. Гумус – органическое вещество почвы, детрит экосистемы. Гумус – основа плодородия почвы. Количество гумуса в почве поддерживается двумя противоположно направленными микробиологическими процессами: гумификацией (анаэробный процесс превращения остатков животных и растений в гумус) и минерализацией (аэробный процесс разрушения гумуса до простых органических и минеральных соединений). В почвах естественных экосистем эти процессы находятся в равновесии. Разные типы почв различаются по содержанию гумуса в верхнем слое, который называется гумусным горизонтом, и мощностью этого горизонта. Наиболее богаты гумусом черноземы, содержание гумуса в которых может достигать 10 % (в прошлом в отдельных районах РФ и Украины оно достигало 16 %), а мощность гумусового горизонта – 1 м. Наиболее бедны гумусом подзолистые и каштановые почвы. Мощность гумусового горизонта у них составляет 5 – 15 см, а содержание гумуса – 1 – 2 %. Переходное положение между подзолистыми почвами и черноземами занимают серые лесные почвы (их разделяют на светло-серые, серые и темно-серые), а между черноземами и каштановыми – темно-каштановые. Очень богаты гумусом почвы влажных местообитаний – луговые и влажнолуговые почвы. Запасы гумуса в основных типах почв РФ (в однометровом слое, т/га) составляют:

17

тундровые почвы – 73, подзолистые – 99,серые лесные – 215, черноземы – 500, каштановые – 160,пустынные серо-бурые – 40.

Многочисленными исследованиями доказано, что в условиях городской среды формируется специфический гумус, свойства которого отличны от гумуса почв ненарушенных экосистем. В этой связи необходим анализ гумуса почв, находящихся в условиях урбанизации.

Методика отбора почвы. При подготовке почвы к анализу на содержание гумуса и азота тщательно отбирают корни и различные органические остатки. Среднюю пробу нерастертой почвы разравнивают тонким слоем на листе белой бумаги и пинцетом отбирают все корешки и видимые органические остатки. Затем комки почвы растирают в ступке и вновь отбирают органические примеси, просматривая почву под лупой. После этого ее растирают в фарфоровой ступке и пропускают через сито с отверстиями 1 мм. Из просеянной почвы берут среднюю пробу 10 – 15 г, разравнивают ее тонким слоем на листе восковки или пергаментной бумаги и снова отбирают корешки наэлектризованной стеклянной палочкой (ее надо потереть суконкой или шерстяной тряпочкой и быстро провести палочкой над почвой). Корешки и мелкие кусочки органических остатков, прилипающие к палочке, удаляют. Не следует подносить палочку слишком близко к почве, так как в этом случае к ней прилипают и тонкие минеральные частицы. После отбора корешков почву вновь растирают в фарфоровой ступке и просеивают через сито с отверстиями 0,25 мм. Оставшиеся после просеивания на сите песчаные частицы растирают в ступке, просеивают и смешивают со всей почвой.

Ход определения. Из образца почвы, просеянной через сито с отверстиями 0,25 мм, берут на аналитических весах навеску от 0,1 до 0,5 г. Величина ее зависит от содержания гумуса в анализируемой почве: чем больше в ней гумуса, тем меньше навеска.

Таблица 4

Размер навески в зависимости от содержания гумуса в почве

Навеску осторожно переносят в сухую коническую колбу вместимостью 100 мл и приливают из бюретки 10 мл 0,4 Н раствора

18

К2Сr2О7, приготовленного в разведенной 1:1 серной кислоте, содержимое осторожно перемешивают круговым движением колбы. В горло колбы вставляют маленькую воронку, служащую холодильником, и ставят ее на песочную баню. Содержимое колбы кипятят точно 5 мин, следят за колбой и не допускают бурного кипения, сопровождающегося выделением паров через воронку. При сильном и продолжительном кипячении увеличивается концентрация серной кислоты, что может привести к разложению хромовой кислоты, а отсюда и к неверным результатам анализа. При содержании гумуса > 10 % следует приливать 15 мл раствора.

При нагревании начинается окисление гумуса, заметное по мелким пузырькам выделяющегося СО2. Часть бихромата калия при этом затрачивается на окисление гумуса по схеме:

2К2Сг2О7 + 8Н2SО4 = 2К2SО4 + 2Сг2(SО4)3 + 8Н2О + 3O2; 3О2 + 3С (углерод гумуса) = 3CО2.

Затем содержимое колбы охлаждают, прибавляют 5 – 8 капель фенилантраниловой кислоты (или 10 капель 85 %-ной фосфорной кислоты) и 8 капель дифениламина, все тщательно перемешивают, раствор титруют 0,2 Н раствором соли Мора до перехода цвета раствора из бурого в зеленый. Когда раствор окрасится в синий цвет, титровать необходимо очень осторожно, прибавляя раствор соли Мора по одной капле, тщательно размешивая титруемую жидкость. Реакция между бихроматом калия, оставшимся после окисления гумуса, и солью Мора заключается в восстановлении бихромата калия в соль хрома (III), она идет по уравнению:

К2Сr2О7 + 6Fе2SO4 + 7H2SO4 = Сr2(SО4)3 + К2SО4 + ЗFе2(SО4), + 7Н2О.

Одновременно устанавливают соотношение между К2Сr2О7 и солью Мора, для чего добавляют из бюретки 10 мл 0,4 Н раствора К2Сr2О7 в коническую колбу вместимостью 100 мл, а затем содержимое колбы титруют так же, как описано выше (без кипячения). Экспериментально установлено, что 1 мл 0,2 Н раствора соли Мора соответствует такому количеству хромовой кислоты, которое окисляет 0,0010362 г гумуса или 0,0006 г углерода. Поэтому количество гумуса вычисляют по формуле:

X a b 0,001036 k 100 K ,

C

где: Х – количество гумуса, в процентах к сухой почве; а – число миллилитров раствора соли Мора при холостом определении;

b – то же, при обратном титровании после окисления гумуса;

19