Показатели гумусного состояния почв (по Д.С. Орлову, Л.А. Гришиной)

Лабораторная работа № 5

Определение содержания гумуса в почвах по Тюрину

В модификации Цыпленкова

Цель работы: познакомиться с основными группами органического вещества почвы, составом и свойствами гумусовых веществ, освоить метод определения общего содержания органического вещества почвы по И.В. Тюрину в модификации Цыпленкова.

Теория: Органическое вещество почвы играет значительную роль в формировании почвы и ее важнейших свойств и признаков. От содержания органического вещества зависит плодородие почвы, которое от первичного плодородия материнских пород и от искусственного плодородия (внесение удобрений), отличается относительной устойчивостью и способностью к воспроизводству. Органическое вещество определяет сорбционные свойства почвы – выполняет депонирующую функцию по отношению к элементам минерального питания растений. Кроме того, само органическое вещество почвы служит питательным субстратом для почвенной биоты (микроорганизмов, почвенных животных и грибов). Органические вещества участвуют в создании благоприятных водно-физических свойств почвы, устойчивой почвенной структуры, миграции ряда химических элементов и соединений. Все важнейшие почвенные процессы протекают при прямом или косвенном участии органического вещества.

Источником органического вещества почвы служат органические остатки отмерших растений и их частей, микроорганизмов, животных, а также их прижизненные выделения. Эти остатки в почве минерализуются с образованием воды, углекислого газа и минеральных солей или вступают в сложные превращения, итогом которых становится образование специфических почвенных органических веществ – гумуса. Соотношение процессов минерализации и гумификации различно в разных природных зонах. Наиболее интенсивное гумусонакопление происходит в районах с умеренным климатом при участии травянистой растительности и приводит к формированию наиболее богатых гумусом почв – черноземов. Органическое вещество почвы постоянно обновляется: часть его минерализуется и замещается новым органическим веществом. Поэтому нарушение баланса поступления органического вещества в почву неизбежно приводит к снижению гумусированности почв, что часто наблюдается в агроландшафтах.

Выделяются следующие основные группы органического вещества почвы:

1) Неразложившиеся и слаборазложившиеся остатки растений и животных – почвенный д е т р и т.

2) Почвенный г у м у с – часть органического вещества почвы, полностью утратившая черты анатомического строения организмов, представленная совокупностью специфических и неспецифических органических соединений почвы.

Н е с п е ц и ф и ч е с к и е о р г а н и ч е с к и е с о е д и н е н и я (сахара, аминокислоты, белки, органические основания, дубильные вещества, органические кислоты и т.п.) присутствуют в почве как результат жизнедеятельности организмов, продукты выщелачивания и промежуточные продукты разложения органических остатков. Их содержание в минеральных почвах не превышает нескольких процентов.

С п е ц и ф и ч е с к и е г у м у с о в ы е в е щ е с т в а – темноокрашенные органические соединения, входящие в состав гумуса, представляют собой смесь различных по составу и свойствам высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений. Это основная часть почвенного гумуса.

Среди специфических гумусовых веществ можно выделить г у м у с о в ы е к и с л о т ы – вещества, экстрагируемые из почвы щелочной вытяжкой и г у м и н – неэкстрагируемую часть гумуса.

Гумусовые кислоты в настоящее время подразделяют на три фракции:

Ф у л ь в о к и с л о т ы (от гр. «фульвос» – желтый) – наиболее растворимая (в щелочах, кислотах, органических растворителях) группа гумусовых соединений, отличающаяся от других фракций меньшей молекулярной массой, более светлой окраской, меньшим содержанием углерода. Обладают относительно более выраженными кислотными свойствами, способствуют выщелачиванию почвенного профиля благодаря способности к комплексо- и хелатообразованию. Сравнительно легко минерализуются и поэтому являются источником легко мобилизируемых питательных веществ.

Г у м и н о в ы е к и с л о т ы – растворимая в щелочах, но нерастворимая в кислотах группа темноокрашенных гумусовых веществ, обладающих относительно более высокими молекулярными массами, менее выраженным кислотным характером и более высоким содержанием углерода.

Г е м а т о м е л а н о в ы е к и с л о т ы – фракция гумусовых веществ с промежуточными свойствами между фульвокислотами и гуминовыми кислотами. Они экстрагируются полярными органическими растворителями (например, этиловым спиртом).

Соотношение главных фракций гумусовых кислот – гуминовых и фульвокислот (СГК:СФК) является показателем, характеризующим тип гумуса. Так, гумус может быть гуматным (СГК:СФК>2), фульватно-гуматным (1-2), гуматно-фульватным (0,5-1), фульватным (< 0,5).

При количественном определении общего содержания органического вещества в почве фактически находят общее содержание углерода, а затем, учитывая среднее содержание углерода в гумусе 58 %, вычисляют содержание в почве так называемого «общего гумуса». Этот показатель варьирует в почвах в широких пределах (от 0,5 до 12% и более). Оценку общей гумусированности почвы можно сделать на основе данных табл. 1.

Таблица 1

Показатели гумусного состояния почв (по Д.С. Орлову, Л.А. Гришиной)

Признаки	Уровень признака	Пределы значений
Содержание гумуса, %	Очень высокое	Более 10
Высокое	6 – 10
Среднее	4 – 6
Низкое	2 – 4
Очень низкое	Менее 2
Запасы гумуса в слое, т/га 20 см 100см	Очень высокие	>200/ >600
Высокие	150-200/ 400-600
Средние	100-150/ 200-400
Низкие	50-100/ 100-200
Очень низкие	<50/ <100

Реактивы и оборудование, электрическая плитка, солевая баня, фотоэлектроколориметр, пробирки размером 150x15 мм (диаметр пробирок должен быть строго определенным 15,0+0,2 мм)*, пипетки объемом 10 см3, маленькие воронки, бюретка, раствор двухромовокислого калия с молярной концентрацией эквивалента 0.4 моль/дм3в концентрированной серной кислоте (1:1), раствор сахарозы с концентрацией 1мг углерода в 1см3раствора.

Принцип метода: Метод основан на окислении органического вещества раствором двухромовокислого калия в серной кислоте и последующем определении трёхвалентного хрома, эквивалентного содержанию органического вещества, фотометрическим методом.

Приготовление реактивов.

Приготовление раствора двухромовокислого калия в серной кислоте (хромовая смесь) Навеску двухромовокислого калия 40.00 г помещают в мерную колбу вместимостью 1000.0 см3, растворяют в воде, доводя объём до метки на колбе дистиллированной водой и переливают в фарфоровую кружку. К полученному раствору приливают порциями по 100 см3с интервалом 10-15 минут 1000.0 см3концентрированного раствора серной кислоты. Раствор двухромовокислого калия в серной кислоте хранят в склянке из тёмного стекла. Приготовление раствора сахарозы

Навеску сахарозы 2,3750 г, отвешенную на аналитических весах, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 1000.0 см3, добавляют 500 см3дистиллированной воды, растворяют, перемешивают и доводят до метки дистиллированной водой. В 1 см3 такого раствора содержится 1 мг углерода.

Приготовление раствора для солевой бани

Солевой раствор для бани готовят из хлористого кальция из расчета не менее 145 г СаС12 на каждые 100 см3воды.

Ход работы:

1. Навески от 0.05 до 0.10 г** почвы берут на аналитических весах (на листочке кальки) с точностью до 0.001 г и аккуратно переносят в пробирки. Анализ проводят в двукратной повторности.

* Для отбора пробирок с одинаковым диаметром берут большую партию пробирок и в каждую пипеткой приливают по 10 мл воды. Все пробирки, в которых уровень воды установится на одинаковой высоте, имеют одинаковый диаметр, и их можно применнять для сжигания навесок и приготовления шкалы.

** Пробу почвы для определения гумуса освобождают от корешков и пропускают через сито с отверстием 0.25 мм

2. Из бюретки в пробирки с почвой приливают по 10 мл 0.4 молярной хромовой смеси. Если при переносе почвы с кальки в пробирки частички почвы задерживаются на внутренних стенках пробирок, то их смывают, приливая хромовую смесь.

3. Одновременно в одну пустую пробирку (без почвы) приливают 10 мл хромовой смеси. Эта пробирка является «холостой» пробой.

4. Пробирки с почвой, залитой хромовой смесью, а также пробирку с холостой пробой закрывают стеклянными колпачками-холодильниками (или маленькими воронками) и помещают в отверстия диска, служащего одновременно крышкой бани. Глубина погружения пробирок в баню должна быть строго определенной. Она регулируется ограничительными резиновыми кольцами, надетыми на пробирки (их нарезают из резиновых трубок). Дно пробирок не должно касаться дна бани.

5. После того, как все пробы готовы для сжигания, а баня разогрета до 140°, диск со вставленными в него пробирками помещают на баню и выдерживают при температуре (140±2)°С в течение 20 мин.

6. По истечении положенного времени диск с пробирками снимают с бани.

 

7. После охлаждения пробирок, их нижнюю часть (которая погружалась в солевой раствор) обмывают дистиллированной водой, добавляют из бюретки или пипеткой строго 10 мл дистиллированной воды, закрывают пробирки пробками, тщательно перемешивают содержимое и устанавливают пробирки в штатив для оседания почвенных частиц (обычно для этого необходимо 24 часа).

8. После полного осветления надосадочной жидкости в пробирках, ее аккуратно, не взмучивая осадок, переносят (переливают) в чистые сухие пробирки и измеряют оптическую плотность полученных растворов относительно «холостой» пробы при длине волны 590 нм.

9. Содержание органического углерода в анализируемой пробе определяют по градуировочному графику.

Расчет массовой доли углерода в почвах проводят по формуле:

ώ(С) = А ·100% / m·b, где

ώ (С) - массовая доля углерода, %;

m - масса почвы, г;

А - оптическая плотность;

b - коэффициент градуировочного графика.

Содержание гумуса в почве определяют, умножая величину массовой доли углерода на коэффициент 1,724.

10. Построение градуировочного графика. Для установления параметров градуировочного графика готовят серию стандартных растворов с известным содержанием органического углерода (табл. 2). Для этого в семь пробирок приливают пипеткой аликвоты (от 0 до 6 мл) стандартного раствора сахарозы с концентрацией 1 мг углерода в 1 мл раствора (табл. 1) и упаривают на водяной бане досуха. В каждую пробирку приливают по 10.00 см3хромовой смеси (пипеткой или бюреткой) и проводят процедуру определения в соответствии с пп 3-8.

Таблица 2

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: