Материал: Оценка агрохимических показателей светло-серой лесной почвы и рекомендации по применению агрохимикатов

В настоящее время на основе многочисленных исследований можно считать наиболее вероятным, что при взаимодействии кислых почв с растворами нейтральных солей в солевую вытяжку переходят ионы как водорода, так и алюминия. Соотношение между ними зависит от условий образования почв, состава поглощающего комплекса и других причин. Обменная кислотность характерна для дерново-подзолистых почв и красноземов, а также для почв северной части черноземной зоны. В почвах, имеющих слабокислую реакцию водной вытяжки, обменная кислотность незначительна, а в щелочных вообще отсутствует. Обменная кислотность регулирует реакцию почвенного раствора.

Обменная кислотность приобретает особенно большое значение при внесении в почву больших количеств растворимых минеральных удобрений. Легко переходя в активную форму и подкисляя почвенный раствор, ионы водорода отрицательно влияют на развитие чувствительных к кислотности растений и почвенных микроорганизмов. Особенно токсичен для многих растений переходящий в раствор алюминий. Поэтому при внесении в кислые почвы извести необходимо добиваться нейтрализации не только актуальной, но и обменной кислотности./3/

В результате взаимодействия раствора хлорида калия с подзолистой почвой образуется соляная кислота и хлорид алюминия.

Часть полученной вытяжки титруют раствором щелочи и устанавливают суммарное количество перешедших в нее ионов водорода и алюминия, соответствующее общей обменной кислотности почвы.

В оставшейся части вытяжки фторидом натрия или калия осаждают ионы алюминия в виде комплексной нейтральной соли - криолита Na₃AlF₆:

АlCl₃ + 6NaF = Na₃AlF₆ + 3NaCl.

Титрованием вытяжки щелочью после осаждения алюминия находят обменную кислотность, обусловленную только ионами водорода (без алюминия). /4/

По разности между первым и вторым титрованием определяют содержание подвижного алюминия (в мг∙экв).

, (1)

, (2)

где Нобм - обменная кислотность, мг∙экв/100 г почвы; а - количество щелочи пошедшее на титрование, мл; b - количество щелочи на второе титрование, мл; Т - поправка к титру щелочи - 1,0050; n - концентрация щелочи - 0,01; н, - навеска почвы в граммах соответствующая объему фильтрата взятого для титрования.

Отдельные сельскохозяйственные культуры чувствительны к повышенным дозам извести, устанавливаемым по величине гидролитической кислотности. Поэтому, например, в севооборотах со льном и картофелем приходится применять меньше дозы извести, которые можно определять по величине общей обменной кислотности:

 (3)

где, Х - доза СаСО3, т/га; Н - общая обменная кислотность, мг∙экв/100г почвы; 50 - количество миллиграммов СаСО3, соответствующее 1 мг∙экв; 10 - коэффициент для пересчета на 1 кг почвы; 3000000 - примерная масса пахотного слоя подзолистой почвы, кг; 1,75 - поправка на неполноту извлечения подвижного алюминия однократной обработкой хлоридом калия; 1000000000 - коэффициент для перевода миллиграммов извести в тонны./4/

.1.3 Гидролитическая кислотность почвы, значение, метод определения

При обработке почвы раствором нейтральной соли не все поглощенные ионы водорода переходят в раствор, т. е. в этом случае не выявляется вся потенциальная кислотность. Более полно ионы водорода из почвенного поглощающего комплекса можно вытеснить, действуя на почву нормальным раствором гидролитически щелочной соли, например уксуснокислого натрия (CH₃COONa). В водном растворе эта соль гидролитически расщепляется и образует слабодиссоциирующую уксусную кислоту и сильное основание, поэтому раствор становится щелочным (рН около 8,2):

CH₃COONa + Н₂О ↔ СН₃СООН + NaOH → СН₃СООН + Na⁺ + ОН^-.

Щелочная реакция раствора этой соли и является главной причиной более полного вытеснения поглощенного водорода из почвы.

При взаимодействии раствора уксуснокислого натрия с почвенным поглощающим комплексом ионы водорода вытесняются в раствор в обмен на катионы натрия и связываются с оставшимися гидроксильными ионами; образуются труднодиссоциирующие молекулы Н2О:

(ППК) + Н + ОН₂СООН + Na⁺ + ОН^- → (ППК) Na + СН₃СООН + Н₂О.

Чем больше ионов натрия поглотит почва и больше гидроксильных ионов будет связано, тем больше в растворе образуется уксусной кислоты. Количество ее можно определить титрованием раствора щелочью. Этот вид кислотности почвы, выявляемый посредством гидролитически щелочной соли, получил название гидролитической кислотности. Она включает менее подвижную часть поглощенных ионов водорода, труднее обменивающихся на катионы почвенного раствора. Часть ионов водорода, связанная с почвенными коллоидами, способна к обмену на основания при слабокислой реакции (рН 5,5 - 6) и может вытесняться из почвенного поглощающего комплекса в раствор катионами нейтральной соли. Эти ионы водорода (наряду с обменно-поглощенными ионами алюминия) обусловливают обменную кислотность почвы. Другая часть поглощенных ионов водорода, труднее диссоциирующая, способна обмениваться на основания только в условиях нейтральной и щелочной сред. Эти ионы водорода труднее замещаются на основания, они вытесняются в раствор только гидролитически щелочной солью./5/

Кислотность, обнаруживаемая при обработке почвы раствором CH₃COONa, значительно больше, чем обменная. В этом случае определяется общая кислотность почвы, включающая актуальную и всю потенциальную кислотность - как обменную, так и "собственно гидролитическую" (которая не вытесняется КС1, но вытесняется 1 н. раствором CH₃COONa). Следовательно, под гидролитической кислотностью почвы подразумевается кислотность, обнаруживаемая в растворе после обработки почвы уксуснокислым натрием и включающая все содержащиеся в почве ионы водорода, не только легкоподвижные (обменные), но и менее подвижные, способные к замене на основании лишь при щелочной реакции./3/

Гидролитическую кислотность выражают в мг∙экв/100 г почвы. Иногда результаты определения гидролитической кислотности бывают меньше, чем при определении обменной кислотности. Это связано с тем, что анионы уксусной кислоты сорбируются некоторыми почвами, в которых преобладают коллоиды с сильно выраженными базоидными свойствами (красноземы), а взамен вытесняются ионы ОН^-, в результате кислотность почвенной вытяжки уменьшается.

В подобных случаях, очевидно, обычный метод определения гидролитической кислотности оказывается непригодным./5/

Гидролитическая кислотность в почвах появляется в самом начале обеднения их основаниями. При дальнейшей потере оснований появляется также обменная и актуальная кислотность. Черноземы, за исключением южных, имеют гидролитическую кислотность, хотя обменной кислотности в них может и не быть. Если в почве есть обменная кислотность, то она входит как часть в кислотность гидролитическую. Выщелоченные черноземы, более обедненные основаниями, характеризуются как гидролитической, так и небольшой обменной кислотностью. Еще более обедненные основаниями дерново-подзолистые почвы имеют значительную гидролитическую кислотность и сильно выраженную обменную кислотность, а также они имеют актуальную кислотность./4/

Вследствие того что гидролитическая кислотность включает менее подвижную часть ионов водорода, она (при отсутствии обменной кислотности) не вредна для растений. Знание величин ее очень важно при решении ряда практических вопросов применения удобрений (известкование, внесение фосфоритной муки).

Принцип метода. Почву обрабатывают раствором ацетата натрия CH₃COONa. При взаимодействии почвы, обладающей потенциальной кислотностью, с этой солью ноны натрия вытесняют из почвенного поглощающего комплекса как ионы водорода, вызывающие обменную кислотность, так и ионы водорода, обусловливающие гидролитическую кислотность. Схемы реакций можно представить в следующем виде:

CH₃COONa + Н₂О → СНзСООН + NaOH.

Как видно, в результате реакции частъ ионов натрия переходит из раствора в поглощающий комплекс; одновременно равновесие гидролиза ацетата натрия смещается вправо, что приводит к образованию дополнительного количества уксусной кислоты (эквивалентного количеству натрия, пошедшего на вытеснение ионов водорода), которое и определяют титрованием щелочью. По затраченной на титрование щелочи судят о степени кислотности почвы.

Таким образом, гидролитическая кислотность - это сумма активной и потенциальной, т. е. всей почвенной, кислотности, которую и необходимо знать, чтобы правильно рассчитать дозу извести для ее нейтрализации. Результаты этого определения используют как для установления возможной эффективности известкования, так и для прогноза действия фосфоритной муки.

(4)

где, Нг - гидролитическая кислотность, мг∙экв на 100 г почвы; а - количество 0,1 н. щелочи, израсходованной на титрование; 1,75 - коэффициент, поправка на неполноту вытеснения ионов водорода при однократной обработке почвы ацетатом натрия; n - концентрация щелочи 0,1 н.; Т - поправки к титру - 0,99.; н, - навеска почвы, соответствующая объему фильтрата, взятого для титрования, г./4/

2.2 Сумма поглощенных оснований, емкость поглощения почвы, степень насыщенности почв основаниями

Реакция почвенного раствора зависит не только от размеров обменной и гидролитической кислотности, но и от степени насыщенности почвы основаниями. Если величину гидролитической кислотности почвы обозначить буквой Н, а суммарное количество поглощенных оснований (Са, Mg, К, Na и др.) - буквой S, то сложение их дает общую емкость поглощения почвы (Г) в мг∙экв. на 100 г:

S + Н = Г. (5)

Сумма поглощенных оснований (S), выраженная в процентах от емкости поглощения (Т), называется степенью насыщенности почвы основаниями и обозначается V%:

(6)

Степень насыщенности показывает, какая часть общей емкости приходится на поглощенные основания и какая - на гидролитическую кислотность. Величина степени насыщенности основаниями - важный показатель для характеристики поглотительной способности и степени кислотности почвы./4/

Для определения степени насыщенности почвы основаниями определяют сумму поглощенных оснований.

Почву обрабатывают определенным количеством титрованного раствора соляной кислоты. Часть ее расходуется на вытеснении и нейтрализацию поглощенных оснований по схеме

Остаток кислоты учитывают титрованием щелочью титрованием щелочью такой же концентрации. Сума поглощенных оснований эквивалента количеству соляной кислоты, израсходованной на их вытеснение; ее находят по разности между взятым количеством этой кислоты и ее остатком (расчет ведут обычно в эквивалентах).

(6)

где, S - сумма поглощенных оснований, мг∙экв/100г; a - количество соляной кислоты, взятое для вытеснения оснований, содержащихся в 10 г почвы, мл; b - количество щелочи, пошедшей на титрование, мл; n - концентрация - 0,1 моль/л; Т - поправка к титру = 1; н, - навеска почвы в граммах соответствующая объему фильтрата взятого для титрования.

Общее количество способных к обмену поглощенных катионов в почве называется емкостью поглощения. Ее выражают в мг∙экв/100 г почвы. Величина емкости поглощения характеризует обменную поглотительную способность почвы. Емкость поглощения катионов зависит от механического состава почвы, общего содержания в ней мелкодисперсной фракции и ее состава. Разные по размеру минеральные частицы почвы отличаются по их способности к физико-химическому поглощению катионов../4/

Величина емкости поглощения зависит от содержания в почве гумуса. гумусовые вещества обладают гораздо более высокой поглотительной способностью, чем глинистые материалы. Чем выше содержание гумуса в почве, тем больше емкость поглощения катионов. У более богатых гумусом черноземов она значительно выше, чем у дерново-подзолистых почв. Верхние горизонты почвы, содержащие больше органического вещества, обладают и большей емкостью поглощения, чем нижние горизонты./5/

В богатых гумусом черноземах емкость поглощения катионов в большой степени обусловлена их органической частью, тогда как в дерново-подзолистых почвах - минеральной. Емкость поглощения катионов зависит также от реакции почвы и соотношения в ней отрицательно заряженных коллоидов (ацидоидов) и амфотерных коллоидов (амфолитоидов). Кислая реакция, наоборот, уменьшает отрицательный заряд почвенных коллоидов, и емкость поглощения катионов снижается. Если почва богата полутораоксидами, которые при рН ниже 7- 8 имеют положительный заряд, то они будут вступать в соединения с отрицательно заряженными коллоидами (ацидоидами), например с кремниевой кислотой и гуминовой кислотой, и частично связывать их отрицательные заряды, тем самым снижая величину емкости поглощения катионов. При большом содержании в почве амфотерных коллоидов (гидратов полуторных окислов) и при кислой реакции способность почвы к поглощению анионов увеличивается. Чем уже соотношение в почве ацидоидов и амфо-литоидов и выше кислотность почвенного раствора, тем ниже емкость поглощения катионов. В поглощающем комплексе кислых почв наряду с основаниями Са, Mg, К содержатся ионы водорода. Чем большая доля общей емкости поглощения приходится на водород, тем почвы более кислые, или, точнее, не насыщены основаниями. Определение степени насыщенности почв основаниями позволяет точнее решать вопрос о необходимости (очередности) известкования, так как этот показатель характеризует относительную долю гидролитической кислотности (т. е. ионов водорода, соответствующих ее значениям) в почвенном поглощающем комплексе Абсолютные величины гидролитической кислотности ряда почв могут быть близки между собой, что, казалось бы, свидетельствует об одинаковой нуждаемости их в известковании; однако, если учесть степень насыщенности этих почв основаниями, может оказаться, что потребность их в извести различна./4/

При расчетах доз извести, кроме гидролитической кислотности, нужно учитывать обменную кислотность почвы, содержание в ней подвижного алюминия, емкость поглощения катионов почвой, степень насыщенности почвы основаниями, ее гранулометрический состав, содержание в ней органического вещества, отношение сельскохозяйственной культуры к известкованию и другие факторы.Наиболее правильный ответ на вопрос о необходимости известкования той или иной почвы и дозах внесения извести можно получить при сочетании приведенных выше методов с полевым опытом по изучению эффективности известкования./4/

2.3 Оценка основных агрохимических показателей почвы

По полученным данным лабораторных анализов среднего почвенного образца №6 , можно сделать следующие выводы из таблицы 1.

Таблица 1. Агрохимические показатели почвенного образца №6.

При проведении анализов и по итогам их результатов можно сделать вывод, что данный почвенный образец относится к почвам, имеющим рН среды от слабо кислой до близкой к нейтральной. Поскольку рН водной вытяжки - величина неустойчивая, сильно изменяющаяся в течение вегетационного периода, на практике определяют рН почвы не только в водной, но и в солевой вытяжке. Если почва обладает обменной кислотностью, то в солевой вытяжке обнаруживается больше ионов водорода, в связи с чем показатель рН солевой вытяжки ниже, чем рН водной.

Градация кислотности почв по показателю рН.

< 4 - очень сильнокислые

,1 - 4,5 - сильнокислые

,6 - 5 - кислые

,1 - 5,5 - слабокислые

,6 - 6 - близкие к нейтральным

,1 - 7 - нейтральные

,1 - 7,5 - слабощелочные

,6 - 8 - щелочные

> 8 - сильнощелочные

По данным анализа рН_в>рН_с, отсюда следует, что данная почва обладает обменной кислотностью.

Почва требует мелиорации если рН_с вытяжки ≤ 5,5. Данный почвенный образец нуждается в мелиорации.

Н_обм= 0.2786мг∙экв/100г этот показатель устанавливает необходимость и очередность известкования кислых почв. С помощью Н_обм можно рассчитать дозу извести. ДCaCO₃ = Н_обм∙2,63=0.73 т/га.

По гидролитической кислотности данный почвенный образец относится к слабокислой, Н_г=3.7 мг∙экв/100г.

Градация почв по гидролитической кислотности мг∙экв/100г.

> 6 - очень сильнокислая

,1 - 6 - сильнокислая

.1 - 5 - среднекислая

,1 - 4 - слабокислая

,1 - 3 - близко к нейтральным

< 2 - нейтральная.

По сумме поглощенных оснований данный почвенный образец относится к повышенному значению, т. к. результаты лабораторных анализов показали, что S=15.8 мг∙экв/100г.

Группировка почв по сумме поглощенных оснований мг∙экв/100г.

< 5,0 - очень низкая

5,1 - 10,0 - низкая

,1 - 15,0 - средняя

,1 - 20,0 - повышенная

,1 - 30,0 - высокая

> 30,0 - очень высокая.

Зная сумму поглощенных оснований, гидролитическую кислотность и емкость поглощения катионов можно узнать степень насыщенности почв основаниями. В данной почве V= 80%, отсюда следует, что степень насыщенности основаниями данного почвенного образца - высокая.

По всем полученным данным лабораторных анализов можно сделать вывод, к какому типу почвы относится данный образец.

Почвенный образец № 6 относится к типу светло - серых лесных почв.

3. Почвенная диагностика питания сельскохозяйственных культур

.1 Диагностика азотного питания почвы, значение, методика проведения, определения

Азот - один из основных элементов, необходимых для растений. Он входит в состав всех простых и сложных белков, которые являются главной составной частью цитоплазмы растительных клеток, и в состав нуклеиновых кислот (рибонуклеиновая - РНК и дезоксирибонуклеиновая - ДНК), играющих исключительно важную роль в обмене веществ в организме. Азот содержится в хлорофилле, фосфатидах, алкалоидах, ферментах и во многих других органических веществах растительных клеток./5/

Условия азотного питания сильно влияют на рост и развитие растений. При недостатке азота рост их резко ухудшается. Особенно сильно сказывается недостаток азота на развитии листьев: они бывают мелкие, имеют светло-зеленую окраску, преждевременно желтеют, стебли становятся тонкими и слабо ветвятся. Ухудшаются также формирование и развитие репродуктивных органов и налив зерна. /1/

Общее содержание азота в почвах зависит от содержания в них органических веществ: больше всего азота в наиболее богатых гумусом мощных черноземах, а меньше - в бедных гумусом дерново-подзолистых почвах и сероземах (таблица 2). Разложение органических азотистых соединений в почве в общем виде может быть представлено схемой:

белки, гуминовые вещества → аминокислоты,

амиды → аммиак → нитриты → нитраты.

Распад азотистых органических веществ почвы до аммиака называется аммонификацией.

Таблица 2. Содержание азота в пахотном слое различных почв.