Методика выполнения заданий. ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ. Ход анализа

· Определить рН водной и солевой вытяжки потенциометрическим методом.

Потенциометрический метод определения рН основан на измерении электродвижущей силы, возникающей при опускании в почвенную суспензию или вытяжку двух электродов – измерительного и электрода сравнения. Рабочей частью измерительного электрода является стеклянная мембрана. При измерении рН между мембраной и суспензией (раствором) возникает разность потенциалов, величина которой зависит от селективности ионов водорода в растворе.

Ход анализа

Для определения рН необходимо:

1. Подготовить прибор для измерения.

2. Подготовить суспензию для измерения

Настройка прибора проводится по инструкции, прилагаемой крН-метру.

Для приготовления суспензии или вытяжки из минеральных почв берется соотношение почвы и воды (или раствора 1 н. KCl) 1:2,5.

1. На технохимических весах взять две навески по 20 г и поместить их в колбы ёмкостью 100 мл.

2. Прилить в одну колбу 50 мл дистиллированной воды, в другую – 50 мл 1 н. KCl.

3. Взболтать суспензию на ротаторе 1 час. Можно взбалтывать вручную 3 мин и оставить на сутки.

4. Перенести суспензию в стаканчик на 50 мл, определить на потенциометре рН водной и солевой суспензии:

рН_Н2О                                                рН_KCl

Приготовление растворов

1,0 М раствор хлорида калия: 75 г КСl, х.ч. или ч.д.а. растворяют в мерной колбе вместимостью 1 дм³ дистиллированной водой и доводят объём  до метки. Полученный раствор должен иметь рН 5,7-6. Если рН отличается от этого значения, то реакцию раствора корректируют, добавляя к нему по каплям 10%-ный раствор КОН или 10%-ный раствор НС1.

Буферные растворы готовят из стандарт-титра (фиксанала).

· Определение гидролитической кислотности методом Каппена

По величине гидролитической кислотности устанавливают дозу извести, необходимую для оптимизации реакции почвы.

Определение гидролитической кислотности основано на том, что при взаимодействии почвы с раствором ацетатанатрия (CH₃COONa) образуется уксусная кислота. Эту кислоту оттитровывают щелочью и по количеству щёлочи, пошедшей на титрование, судят о величине гидролитической кислотности.

    Гидролитическая кислотность, как правило, больше обменной, так как при обработке почвы раствором гидролитически щелочной соли                               (рН 8,2) вытесняется, кроме подвижных ионов, и менее подвижная часть поглощенных ионов H⁺ и Al³⁺. Гидролитическая кислотность может рассматриваться как суммарная кислотность почвы, выраженная в миллиграмм-эквивалентах (м-моль) в 100 г почвы, обозначается символом Нг.

Ход анализа

1. На технохимических весах отвесить 40 г почвы и высыпать в колбу объёмом 250 мл.

2. Прилить к почве 100 мл 1н. раствора CH₃COONa (рН 8,2) и взболтать на ротаторе в течение 1 часа.

3. Суспензию отфильтровать через сухой складчатый фильтр, перенося на фильтр и почву. Если фильтрат мутный, его перефильтровывают через тот же фильтр.

4. Отобрать 50 мл прозрачного фильтрата и перенести его в коническую колбу на 100 мл.

5. Прибавить 2-3 капли фенолфталеина, тщательно перемешать.

6. Оттитровать фильтрат 0,1 н. раствором NaOH до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин.

 

Результаты анализа записать в форму.

 

Навеска почвы, г	Добавлено к почве CH3COONa, мл	Объём  фильтрата, взятого для титрования, мл	Количество NаОН, пошедшее на титрование, мл	Нормальность раствора NаОН	Гидролитическая кислотность,                мг-экв / 100 г                 почвы
С	V1	V2	а	Н	Нг

 

Гидролитическую кислотность, мг-экв/100 г почвы, вычисляют по формуле:

,

где 100 – коэффициент пересчёта на 100 г почвы;

1,75 – коэффициент пересчёта на неполноту вытеснения водорода;

К_{Н 2 О}  – коэффициент гигроскопичности для пересчета на абсолютно сухую почву;

а – количество NаОН, пошедшее на титрование, мл;

Н – нормальность раствора NаОН

V ₁ – общий объём  суспензии (количество CH₃COONa, прилитое к навеске почвы), мл;

V ₂ – объём  фильтрата, взятый для титрования, мл;

С – навеска почвы, взятая для анализа, г воздушно-сухой почвы.

 

Приготовление растворов

1) 1 М раствор ацетата натрия с рН 8,3-8,4: 136 г соли СН₃СОONа • 3Н₂O растворяют дистиллированной водой в мерной колбе на 1 дм³, доводят объём  до метки и тщательно перемешивают. Полученный раствор (проба 20 см³) от прибавления одной капли 1%-ного фенолфталеина должен давать слабо-розовое окрашивание. Величину рН до требуемого значения (рН 8,3-8,4) доводят добавлением 10%-ного раствора уксусной кислоты или 10%-ного раствора гидроксида натрия. Раствор хранят не более               3 дней.

2) Гидроксид натрия (NaOH), 0,1 М раствор.

3) Фенолфталеин – 1%-ный спиртовой раствор, приготовленный на                  60%-ном этиловом спирте.

 

· Определение нуждаемости почвы в известковании.

По величине обменной кислотности (рН_KCl) определяют нуждаемость кислых почв в известковании:

при рН_KCl < 4,5 почвы сильно нуждаются в известковании;

при рН_KCl 4,5-5,0 почвы средне нуждаются в известковании;

при рН_KCl 5,1-5,5 почвы слабо нуждаются в известковании;

при рН_KCl > 5,5 почвы не нуждаются в известковании.

 

· Расчет дозы извести.

Избыточную кислотность почв устраняют известкованием, при внесении в почву извести (CaCO₃) она реагирует с углекислотой почвенного раствора и переходит в гидрокарбонат кальция, который взаимодействует с почвой:

По величине гидролитической кислотности устанавливают дозу извести, т/га, необходимую для оптимизации реакции среды. Кроме этого необходимо знать мощность мелиорируемого (пахотного) слоя и его плотность.

Внесенная в почву известь перемешивается с пахотным горизонтом и нейтрализует кислотность этого слоя. Для вычисления дозы извести надо знать, сколько содержится ионов водорода в пахотном слое 1 га, поэтому необходимо определить массу пахотного слоя. При плотности пахотного слоя 1,35 г/см³ и его мощности 20 см масса пахотного слояна площади 1 га будет равна:

1,35 х 20 х 100 000 000 = 2 700 000 000 гили 2 700 000 кг, или 2 700 т.

Например, гидролитическая кислотность почвы 5 мг-экв/100 г почвы (т.е. в 100 г почвы обменного водорода содержится 5 мг-экв).

Тогда в 1 кг почвы будет содержаться 50 мг-экв или 50 мг или 0,05 г, а во всем пахотном слое на площади 1 га 0,05 х 2700 = 135 кг. Вот это количество обменных ионов водорода необходимо нейтрализовать. На нейтрализацию 1 кг обменного водорода требуется 50 кг извести. Поэтому на 1 га требуется                    135 х 50 = 6 750 кг = 67,5 ц/га или 6,75 т/га.

Дозу извести можно рассчитать по формуле:

D_{CaCO 3} = Нг х 0,05 х h х dv

С учетом влажности и содержания действующего вещества в мелиоранте дозу извести, т/га, рассчитывают по формуле:

,

где Нг – гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г почвы;

dv – плотность почвы мелиорируемого слоя, г/см³;

h – мощность мелиорируемого слоя, см;

W – влажность мелиоранта, %;

ДВ – содержание действующего вещества в мелиоранте, %.

 

· Определить нуждаемость почвы в гипсовании.

По величине рН почвенного раствора выделяют реакцию:

- слабощелочную – рН 7,1-7,5;

- среднещелочную– рН 7,6-8,5;

- сильнощелочную – рН более 8,5.

По содержанию обменного натрия определяют степень солонцеватости почв, %, от емкости обмена по формуле:

,

где А – степень солонцеватости, %;

Na – содержание обменного натрия, мг-экв/100 г почвы;

100 – коэффициент пересчета в проценты;

ЕКО – емкость катионного обмена, мг-экв/100 г почвы.

По степени солонцеватости различают почвы:

- несолонцеватые – содержат натрия менее 3% емкости обмена;

- слабосолонцеватые – 3-5%;

- среднесолонцеватые – 5-10%;

- сильносолонцеватые – 10-15%.

Солонцы подразделяются на мелкие, или корковые, у которых солонцовый горизонт залегает на глубине не более 7 см, средние – с залеганием на глубине 7-15 см и глубокостолбчатые – с залеганием солонцового горизонта на глубине более 15 см.

Помимо солонцов встречаются засолённые почвы. По степени засоления (количеству солей и глубине залегания соленосных горизонтов) их подразделяют на: 1) слабосолончаковатые (более 0,25% солей находится на глубине             80-150 см); 2) солончаковатые (более 0,25% солей находится на глубине                     30-80 см); 3) солончаковые (соленосный горизонт на глубине 5-30 см); 4) солончаки (в верхнем слое почвы содержится не менее 1% солей). Количество солей в солончаках может быть от 1 до 10% и более.

· Расчет дозы гипса.

Эффективный прием повышения плодородия почв со щелочной реакцией – химическая мелиорация. В качестве мелиорантов широко применяют гипс (CaSO₄ · 2H₂O), различные гипсосодержащие вещества (фосфогипс) и кислые мелиорирующие вещества, в частности серную кислоту.

При внесении гипса в щелочные почвы происходит нейтрализация соды почвенного раствора и вытеснение натрия из ППК:

Важное условие эффективности химической мелиорации щелочных почв – удаление продуктов нейтрализации, чаще всего сернокислого натрия. Для его удаления применяют промывание почв.

Для улучшения свойств солонцов и солонцеватых почв в качестве химического мелиоранта чаще всего используют гипс.

Количество гипса (т/га), необходимое для замены избытка поглощенного натрия кальцием, находят по формуле:

Д = 0,086 (Na – 0,05 Е) х h х dv,

где 0,086 – значение 1 мг-экв гипса, г;

Na – содержание обменного натрия, мг-экв/100 г почвы;

0,05 Е – при расчётах доз гипса допускают, что 5% натрия от ёмкости поглощения может оставаться в почвах, так как не оказывает отрицательного влияния на свойства почвы;

Е – ёмкость обмена, мг-экв/100 г почвы;

h – глубина пахотного слоя, см;

dv – плотность мелиорируемого слоя, г/см³.

Для гипсования применяют нечистый гипс, поэтому окончательную дозу его вычисляют с учетом содержания CaSO₄· 2H₂O.

,

где ДВ – действующее вещество, содержание CaSO₄· 2H₂O в мелиоранте, %.

 

Задания для самостоятельной работы

1. По данным, выраженным в мг-экв/100 г почвы, определить, нуждается ли почва в химической мелиорации, если нуждается, то в какой?

Примечание. При решении этих задач обратите внимание на величину рН водной суспензии (рН_Н2О).

1.1. S – 14; ЕКО – 22; рН_{Н 2 О} – 5.

1.2. ЕКО – 15,5; Нг – 8.

1.3. S – 20; Na⁺ – 5.

1.4. ЕКО – 20; S – 12; рН_{Н 2 О} < 7.

1.5. ЕКО – 28; Ca²⁺ + Mg²⁺ – 22; рН_{Н 2 О} > 7.

1.6. Ca²⁺ – 8; Mg²⁺ – 3; Нг – 6.

1.7. S – 27; Na⁺ – 8.

1.8. ЕКО – 38; Ca²⁺ + Mg²⁺ – 33; рН_{Н 2 О} > 7.

1.9. Ca²⁺ + Mg²⁺ – 6,5; ЕКО – 9; рН_{Н 2 О} < 7.

1.10. ЕКО – 25; S – 18; рН_{Н 2 О} < 7.

1.11. ЕКО – 40; Ca²⁺ + Mg²⁺– 35; рН_{Н 2 О} > 7.

1.12. Ca²⁺ + Mg²⁺ – 49; S – 55; рН_{Н 2 О} > 7.

 

2. Для создания культурного пахотного слоя (0–20 см) требуется узнать, нуждается ли почва в мелиорирующем веществе и в какой дозе, по следующим показателям (таблица 32):

Таблица 32 – Свойства верхних горизонтов почв

Почва	Горизонт	Мощность, см	мг-экв / 100 г почвы		dv
			Нг	S
1	А1	2-15	7,61	8,20	1,30
	А2	15-26	5,6	5,48	1,50
2	А1	3-9	7,85	5,50	1,39
	А2	9-25	3,59	2,20	1,50
3	А1	3-12	8,83	10,15	1,25
	А2	12-22	3,89	3,60	1,50
4	А1	3-15	4,05	9,17	1,30
	А2	15-25	1,25	4,11	1,50
5	А1	2-15	3,65	9,27	1,27
	А2	15-27	1,30	4,11	1,50
6	А1	0-9	8,95	2,53	1,35
	А2	9-25	3,78	2,01	1,50

 

3. Рассчитайте дозу гипса для почв, характеризующихся следующими свойствами:

3.1. Солонец многонатриевый, содержащий обменного натрия                           8 мг-экв/100 г, имеющий мощность солонцового горизонта 22 см,   dv – 1,6 г/см³, емкость поглощения (Е) – 26 мг-экв/100 г.

3.2. Солонец малонатриевый, содержащий обменного натрия                          3 мг-экв/100 г, обменного магния – 10 мг-экв/100 г, имеющий мощность солонцового слоя 21 см, dv – 1,75 г/см³, Е – 36 мг-экв/100 г.

3.3. Солонец, содержащий обменного натрия 7,5 мг-экв/100 г, имеющий мощность солонцового слоя 24 см, dv – 1,65 г/см³, Е – 25 мг-экв/100 г.

3.4. Солонец многонатриевый, малогумусный, содержащий обменного натрия 8,5 мг-экв/100 г, имеющий мощность солонцового слоя 18 см,            dv – 1,7 г/см³, Е – 20 мг-экв/100 г.

3.5. Солонец многонатриевый, многогумусный, содержащий обменного натрия 10 мг-экв/100 г, имеющий мощность солонцового слоя 20 см,             dv – 1,6 г/см³, Е – 30 мг-экв/100 г.

4. Определите степень нуждаемости в мелиорирующем вещества и рассчитайте его дозу для пахотного слоя (0-20 см) по следующим показателям                 (таблица 33).

Таблица 33 – Физико-химические свойства почв

Почва	Горизонт	Глубина, см	мг-экв / 100 г почвы				dv
			Са2+	Mg 2+	N а+	S
1	А1	0-12	18,06	4,31	5,25	27,62	1,27
	В1	12-23	12,00	3,04	13,33	28,37	1,49
2	А1	0-10	27,13	9,57	8,50	45,20	1,35
	В1	10-23	11,44	6,33	13,23	31,00	1,51
3	А1	0-18	19,89	5,82	1,60	27,01	1,26
	В1	18-27	24,33	6,72	5,46	36,45	1,47
4	А1	0-10	27,16	9,57	8,50	45,23	1,25
	В1	10-23	11,44	6,38	13,23	31,05	1,49
5	А1	0-10	47,97	9,64	3,86	61,47	1,20
	В1	10-35	34,32	9,18	6,70	50,20	1,51
6	А1	0-5	7,41	2,38	8,10	17,89	1,12
	В1	5-12	2,22	2,04	17,40	21,66	1,50
	В2	12-24	1,68	1,89	23,29	26,86	1,54

5. Рассчитайте дозу извести для приготовления тепличных грунтов:

 

Грунт	Масса, т	рН	Нг
Торфяной грунт	500	3,5	100
Смешанный грунт	300	4,5	27,5
Обычная кислая почва	500	4,8	7,8
Торфяной грунт	300	4,0	58
Смешанный грунт	400	4,5	30
Обычная почва, грунт	600	4,9	8,5
Тепличный грунт	450	4,2	68
Смешанный грунт	600	4,5	29
Смешанный грунт	800	4,0	50

 

6. Определите мощность припахиваемого горизонта при обработке солонца:

6.1. Мощность надсолонцового горизонта А₁ – 7 см, солонцового горизонта В₁ – 19 см, доза гипса, рассчитанная по обменному натрию – 13 т/га,            dv – 1,6 г/см³, содержание гипса – 13%.

6.2. Солонец средний: А₁ – 15 см, В₁ – 15-38 см, В гипс – 38-55 см, норма гипса, рассчитанная по натрию, – 25 т/га, ПСгипсового горизонта – 1,7, содержание гипса – 7,5%.

6.3. Солонец средний: А₁ – 13 см, В₁ –  13-28 см, В гипс – 25-50 см, доза гипса по натрию – 20 т/га, dv – 1,6 г/см³, содержание гипса – 12%.

7. Определите глубину отвальной плантажной вспашки, если под солонцовым горизонтом располагается гипсовый горизонт:

7.1. А₁ –6 см, В₁ – 6-28 см, доза гипса по натрию – 26 т/га, dv гипсового горизонта – 1,7 г/см³, содержание гипса – 16%.

7.2. Солонец мелкий, А₁ – 6 см, В₁ – 7-30 см, В гипс – 30-45 см, доза гипса по натрию – 28 т/га, dv гипсового горизонта – 1,8 г/см³,содержание гипса – 8%.

7.3. Почва имеет горизонты А₁ – 7 см, В₁ – 7-36 см, В гипс – 36-58 см, доза гипса по натрию – 16 т/га, dv гипсового горизонта – 1,6 г/см³, содержание гипса – 7%.

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение кислотности почв и назовите ее виды.

2. Какова природа потенциальной кислотности?

3. Каковы происхождение и виды почвенной щёлочности?

4. Что такое рН? Каковы пределы её изменения в различных почвах?

5. Какой бывает реакция почвенного раствора в различных почвах и от чего она зависит?

6. Какие из перечисленных соединений вызывают активную кислотность почв: гуминовые кислоты, HCl, KCl, фульвокислоты, CaCO₃,Ca(H₂PO₄)₂, NH₄NO₃?

7. Какими катионами в почве вызывается обменная кислотность: Na⁺, K⁺, H⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Al³⁺?

8. Какие катионы в почве обусловливают гидролитическую кислотность: Ca²⁺, Mg²⁺, H⁺, Na⁺, Al³⁺, Fe³⁺, K⁺?

9. В каких почвах, различающихся по гумусированности, гранулометрическому составу и ёмкости катионного обмена, будет идти более интенсивное подкисление:

9.1. частиц < 0,01 – 15%, гумуса – 1,5%, ЕКО – 8 мг-экв/100 г.

9.2. – « – 35%, – « – 6,0%, – « – 30 мг-экв/100 г.

9.3. – « – 25%, – « – 7,0%, – « – 32 мг-экв/100 г.

9.4. – « – 25%, – « – 4,0%, – « – 27 мг-экв/100 г.

10. Какие негативные последствия вызывает повышенная щёлочность почв?

11. Как влияет избыточная кислотность на агроэкологические свойства почв?

12. Какими химическими соединениями вызывается актуальная щёлочность?

13. Чем отличается актуальная щёлочность от потенциальной?

14. Какими обменными катионами вызывается потенциальная щёлочность: H⁺, K⁺, NH₄⁺, Na⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Al³⁺?

15. Назовите пределы колебаний рН_Н2О для почв: сильнокислых, нейтральных, щёлочных.

16. Какие процессы вызывают потенциальную щёлочность в почвах: оподзоливание, оглеение, чернозёмообразование, разложение растительных остатков, осолодение, осолонцевание?

17. Назовите пределы колебаний рН_Н2О для почв: слабокислых, слабощелочных, среднекислых, сильнощелочных.

18. С помощью каких приемов регулируют почвенную кислотность и щёлочность?

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: