Hатрия oпределение Oбменного

При оценке свойств степных, сухостепных и полупустынных почв большое значение имеют сведения о содержании обменного натрия. По содержанию обменного натрия оценивают степень солонцеватости почв и рассчитывают дозы мелиорантов для мелиорации солонцовых почв и солонцов. Предложено несколько методов определения обменного натрия в почвах.

Метод Гедройца основан на вытеснении обменного натрия ионом Ca2+. При проведении анализа к навеске почвы добавляют СаCO3, дистиллированную воду и суспензию интенсивно перемешивают потоком диоксида углерода. При высоком РCO2 увеличивается растворимость карбоната кальция и происходит замещение обменного натрия на кальций. После 3-часового пропускания CO2 суспензию фильтруют и в фильтрате определяют натрий.

Однако метод без соответствующих поправок неприменим к анализу почв, содержащих легкорастворимые соли и гипс.
Метод определения обменного натрия, предложенный И.Н. Антиповым-Каратаевым и Л.Я. Мамаевой (1955), также основан на вытеснении обменного натрия кальцием. Содержание обменного натрия оценивают по снижению концентрации кальция в титрованном растворе гипса после взаимодействия раствора с почвой. Этот метод также не совершенен, он неприменим для анализа почв, засоленных натриевыми солями, и почв, содержащих гипс. Кроме того, Ca2+ входит в ППК не только вследствие вытеснения Na+, но и Mg2+ и К+.

И.В. Тюриным (1927) был предложен метод определения обменных кальция и магния в почвах, содержащих СаCO3. Метод основан на вытеснении обменных оснований 1 М раствором NaCl и оценке количества кальция, перешедшего в фильтрат вследствие растворения карбоната кальция, по величине общей щелочности.

При этом допускают, что общая щелочность обусловлена исключительно карбонатными ионами и эквивалентна количеству перешедшему в фильтрат вследствие растворения СаСО3.
В фильтрате, полученном при обработке навески почвы 1 М раствором NaCl, определяют общее количество кальция, магний, вытесненный из ППК, и общую щелочность. Содержание обменного кальция находят по разности между общим количеством эквивалентов кальция, выраженных числом миллимолей, и общей щелочностью фильтрата.
Метод не используют при анализе почв, содержащих карбонат магния.
100 и 200 мл. В каждую из колб добавляют 0,2 г СаCO3, чтобы гарантировать насыщенность жидких фаз полученных суспензий к карбонату кальция, и приливают до метки 1 М раствор NaCl. После взбалтывания и настаивания суспензии содержимое колб фильтруют и фильтрат анализируют.
Если обозначить общее количество кальция в колбе вместимостью 100 мл через Са100, в колбе вместимостью 200 мл — через Са200 количество кальция, перешедшего в 100 мл раствора за счет растворения СаCO3 — через у, а через х обозначить количество обменного кальция, то можно составить систему уравнений:


Са100 = x + У,
Са200 = х + 2у,
из которой находят количество обменного кальция в навеске почвы:
х = 2Са100 – Са200.
По мнению К.К. Гедройца, основным источником ошибок в методе Шмука является разная концентрация Ca2+, вытесненного из почвенного поглощающего комплекса, в колбах вместимостью 100 и 200 мл. Поэтому и растворимость СаCO3

Определение обменных оснований в засоленных почвах по методу Пфеффера в модификации Молодцова и Игнатовой

Абстрактные Цель

Климатические модели прогнозируют, что усиление гидрологического цикла приводит к более экстремальным (более интенсивным, но менее частым) событиям осадков (ЭПЗ), которые оказывают большее влияние на функционирование экосистемы, чем средние условия осадков. Семиридные пастбищные экосистемы считаются важными поглотителями CH4, функционирование которых сильно зависит от изменений в структурах осадков. Проведен эксперимент по оценке влияния экстремальных осадков на функционирование огороженных полузасушливых степных пастбищ на внутреннем монгольском плато Китая.
Материалы и методы

Экстремальные осадки (282 мм в течение 20 последовательных дней) в течение периода среднего (Pm) и позднего (Ps) периода 2014 года были имитированы для оценки воздействия экстремальных осадков на поглощение CH4 экосистемы.
результаты и обсуждение

Экстремальные события осадков не оказали существенного влияния на скорость поглощения CH4 в течение вегетационного периода, но привели к 62 и 45% снижению скорости поглощения CH4 во время событий Pm и Ps соответственно. Имелись наследственные эффекты для подавления скорости поглощения CH4 в течение примерно 40 и 35 дней после событий на графиках Pm и Ps соответственно, но подавление быстро исчезло в конце сезона в результате более быстрой потери воды. Никаких существенных различий в кумулятивном поглощении CH4 не было обнаружено между обработкой и контрольными участками в течение всего вегетационного периода в целом, что свидетельствует о том, что экосистема функционирует как приемник CH4. Было обнаружено, что средние уровни поглощения CH4 сильно регулируются изменениями в содержании воды в почве.
Выводы

Результаты показывают, что бюджет поглощения CH4 этого огороженного степного пастбища может поддерживаться даже перед лицом последовательных экстремальных осадков, независимо от времени событий. Тем не менее, необходимы долгосрочные эксперименты, чтобы определить пороговые значения для изменений бюджета поглощения CH4, в случае возрастания появления EPE в будущем.

Восстановление тяжелых металлов путем снижения их подвижности и биодоступности без их удаления из почв считается экономически эффективным и эффективным методом для устранения их токсичности для живых организмов и здоровья почвы. Таким образом, основными задачами нынешнего исследования было исследование потенциала биочипа сахарного тростника в снижении биодоступности почвенного кадмия (Cd) и хрома (Cr) и оценка влияния применения биочинов на микробную деятельность почв и рост растений в металле – загрязненная почва.
Материалы и методы

Воздушно-высушенную почву искусственно закручивали металлами Cd и Cr с использованием растворов Cd (NO3) 2 и Cr (NO3) 2. Биохары гомогенно смешивали в почве с металлическим покрытием. Экспериментальная шипованная почва была классифицирована как с почвой с измененной биомарой и без нее. В качестве испытательного завода использовалась культура маш. После сбора урожая почвы Cd и Cr экстрагировали диэтилентриаминпентауксусной кислотой (DTPA) для оценки подвижности тяжелых металлов. Кроме того, были определены содержание растительного металла, углекислый микробный биомасса, активность уреазы, активность дегидрогеназы (DHA), общий органический углерод и растительная биомасса. Изотермы адсорбции Ленгмюра изучались для Cd и Cr в непригодной почве, с измененной биомаром почвой и только с биочипом. Электроотрицательные заряды биомары и измененной биомассы почвы также измерялись с использованием дзета-потенциала.
результаты и обсуждение

Результаты показывают, что применение биочипов к загрязненной Cr- и Cd почве значительно снижает их доступность на 85 и 63%, соответственно. Применение биочипа при 15 г кг-1 заметно уменьшало содержание экстрагируемого Cd на 29 и 32% на загрязненных Cd и загрязненных Cr-Cd почвах, соответственно. Концентрация Cr в растении уменьшилась на 34 и 41% в загрязненной Cr и загрязненной Cr-Cd почве по сравнению с шипованной почвой без биочипа. Модель Ленгмюра достигла наилучшего соответствия; Его изотерма предсказала максимальную адсорбционную способность биочара для Cd (0,42 мг г-1) и Cr (0,35 мг г-1). Включение биохаров в загрязненную Cd-Cr почвой значительно увеличило микробную активность и биомассу мусорной бобы.
Выводы

Наши результаты показывают, что добавление биочипа, полученного из сахарного тростника, из бассаса значительно снижает доступность Cd и Cr в одиночной и со-загрязненной почве. Кроме того, после добавления биошара возможны увеличение активности микроорганизмов и роста растений, а также значительное снижение поглощения Cd и Cr бобами.

Методы определения обменных оснований в некарбонатных незасоленных почвах

При анализе некарбонатных незасоленных почв обменные основания вытесняют из ППК, обрабатывая навеску почвы растворами солей — хлоридов или ацетатов. Чаще других используют аммонийные соли, но применяют и растворы натриевых солей.

В частности, для вытеснения обменных оснований раствор NH4Cl рекомендуется использовать при анализе почв, насыщенных основаниями, а раствор ацетата аммония — для анализа любых почв, не содержащих легкорастворимых солей, карбонатов и гипса. Это связано с тем, что одним из продуктов взаимодействия не насыщенных основаниями почв с NH4Cl является кислота (HCl), которая способствует растворению почвенных компонентов и тем самым приводит к завышению результатов определения обменных оснований.

При анализе почв, насыщенных основаниями, содержащими, например, обменные Ca2+ и Na+, в составе продуктов реакции обмена будут хлориды кальция и натрия, а компоненты, проявляющие свойства кислот, будут отсутствовать.

При вытеснении обменных катионов из не насыщенных основаниями почв раствором ацетата аммония ион водорода взаимодействует с ацетат-ионом, образуя слабую уксусную кислоту.

Метод вытеснения обменных оснований раствором хлорида аммония был предложен К.К. Гедройцем, а метод их вытеснения раствором ацетата аммония — Шолленбергером.
В связи с тем, что при последующем комплексонометрическом определении кальция ион NHJ препятствует увеличению рН до 12,5, обменные кальций и магний иногда вытесняют из почв 1 М раствором NaCl.

Навеску почвы, пропущенной через сито с отверстиями диаметром 1-2 мм, массой 2—10,0 г помещают в химический стакан вместимостью 150 мл. В стакан приливают 1М раствор NaCl, содержимое стакана перемешивают стеклянной палочкой и оставляют на 10—15 мин. Суспезию вновь перемешивают и после оседания почвенных частиц фильтруют через рыхлый фильтр, перенося ее на фильтр по стеклянной

палочке. Фильтрат собирают в мерную колбу вместимостью 500 мл. Обработку почвы раствором хлорида натрия осуществляют многократно. Каждую последующую порцию суспензии переносят на фильтр после того, как профильтруется предыдущая порция. В стакан каждый раз приливают такой объем раствора хлорида натрия, который помещается на воронке с фильтром. Полноту вытеснения из ППК обменных кальция и магния оценивают после того, как объем фильтрата в колбе составит около 300 мл. С этой целью 1—2 мл фильтрата собирают в чистую пробирку, добавляют гидроксила- мин, диэтилдитиокарбаминат натрия или каплю раствора сульфида натрия, 1 мл хлоридно-аммиачного буферного раствора, эриохром черный и содержимое пробирки перемешивают. Если раствор в пробирке приобретает сине-голубую окраску, обработку почвы 1 М NaCl прекращают, если окраска становится розовой или фиолетовой — обработку продолжают. После того, как из ППК будут вытеснены обменные кальций и магний, объем жидкости в мерной колбе доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают.

Определение кальция. В коническую колбу вместимостью 250 мл помещают 50—100 мл фильтрата и приливают 100—50 мл дистиллированной воды. В колбу добавляют кристаллик гидроксилами- на, диэтилдитиокарбаминат натрия на кончике шпателя или несколько капель раствора сульфида натрия. В колбу приливают 5 мл 10%-ного раствора NaOH, добавляют мурексид и титруют 0,01—0,02 М раствором комплексона III до сиренево-фиолетовой окраски. Титрование проводят со свидетелем (см. раздел 5.8.3.1).

Определение суммы кальция и магния. В коническую колбу вместимостью 250 мл помещают 25—50 мл фильтрата. Добавляют дистиллированную воду до объема 100—150 мл, гидроксиламин, диэтилдитиокарбаминат натрия или раствор сульфида натрия. В колбу приливают 5 мл хлоридно-аммиачного буферного раствора, добавляют эриохром черный и титруют раствором комплексона III до сине-голубой окраски. Реагенты, вычисление и форму записи результатов см. в разделе 5.8.3.1.

При определении обменных оснований в карбонатных почвах предусматриваются приемы, позволяющие устранить или учесть влияние карбонатов кальция на результаты анализа. Предложено несколько вариантов методов определения, но ни один из них не является безупречным.
Высказывается мнение, что при анализе карбонатных почв следует ограничиваться определением емкости катионного обмена. Во-первых, потому что в этих почвах среди обменных оснований преобладает кальций и его количественное определение не столь важно, а во-вторых — отсутствуют надежные методы определения состава обменных оснований в карбонатных почвах.

 

Температурная чувствительность Pазложения

Абстрактные

Глобальное потепление влияет на углеродные (С) бассейны в наземных экосистемах, ускоряя биологические процессы, которые возвращаются к феномену изменения климата. В глобальном масштабе экосистемы пастбищ собирают большое количество органического С в почвы и считаются краеугольным камнем для смягчения глобального потепления. Целью этого исследования было оценить температурную чувствительность разложения С в различных фракциях почвенных агрегатов в экосистемах лугопастбищных угодий через широтный градиент между севером и югом в Чили.

Образцы почв были собраны из средиземноморских полузасушливых (MSA, 32 ° 31, до 34 ° 19, южная широта), умеренно-полуомиевые (TSO, 35 ° 36, 36 ° 27, южная широта), умеренные океанические (TO; 40 ° 36, 43 ° 03, южная широта) и субполярные полуокеанические (SPSO, 43 ° 57, 47 ° 40, южные широты) климатические зоны и водостойкие макроагрегаты (250-2000 мкм) и свободные микроагрегаты ( 50-250 мкм). Два эксперимента проводили с использованием кратковременных инкубаций (14 дней). Во-первых, абсолютное дыхание почвы и специфическое дыхание почвы из изолированных агрегатов оценивали при 20 ° С, а во-вторых, изолированные агрегаты инкубировали при разных уровнях температуры (20-30 ºC для MSA и TSO, 10-20 ºC для TO и SPSO) Для количественной оценки энергии активации (Ea) и температурной чувствительности (Q10).

В целом, результаты не свидетельствуют о различиях между фракциями агрегатов почвы по любому из оцененных параметров, но почвы различаются по широтному градиенту. Высокие абсолютные показатели дыхания и специфическое дыхание, связанные с высокой продуктивностью пастбищ,

наблюдались в почвах из зон TO и SPSO. Значения Q10 продемонстрировали сильную положительную корреляцию с годовыми осадками, поэтому разложение C в почвах из зон с высоким уровнем осадков проявляет повышенную температурную чувствительность.

Исследование проводилось в минеральных почвах естественных пастбищ в центральной и южной части Чили, от 32 ° 31 до 47 ° 40, южной широты и 71 ° 15, до 72 ° 21 западной долготы и включало климатические условия и типы почв Представитель каждой климатической зоны в пределах градиента. Участки исследования были сгруппированы в соответствии с климатическими характеристиками следующим образом: средиземноморские полузасушливые (MSA) почвы из серии Catapilco, Clarillo и Pimpinela; Умеренно-полуомиевые (TSO) почвы от серий Bramaderos, Chanco и Santa Bárbara; Умеренные океанические (TO) почвы из серии Bahía Mansa, Chapo, Mayamó и Aituí; И субполярные полуомиевые (SPSO) почвы из серии La Tapera, Simpson и Cochrane (WorldClim-Global Climate Data, http://www.worldclim.org/current, см. Также Doetterl et al., 2015). Химическая характеристика и климатические условия почвенных участков показаны в табл. 1а, 1б; Почвы были классифицированы в соответствии с Штатом по обследованию почв (1999 год) и Всемирной справочной базой для почвенных ресурсов (Рабочая группа IUSS WRB., 2015). Зона с самым низким годовым количеством осадков представляет собой MSA, которая включает в себя самые северные участки отбора проб (Catapilco, Clarillo и Pimpinela) с ежегодным средним осадком 458 мм, а зона с самым высоким среднегодовым осадком – TO (Bahía Mansa, Chapo, Mayamó и Aituí) со средним значением 2,207 мм. Самые теплые участки расположены в MSA с годовой средней температурой 15,2 ° C, а самые холодные места расположены в климатической зоне SPSO (La Tapera, Simpson и Cochrane) со средней температурой 4,4 ° C.

Climate zone: MSA = Mediterranean semi-arid, TSO = Temperate semi-oceanic, TO = Temperate oceanic, SPSO = Subpolar semi-oceanic, MAP = Mean annual precipitation, MAT= Mean annual temperature; * Casanova et al. (2013); **P Olsen in mg/kg, *** Σ bases in cmolc/kg

Доля макро- и свободных микроагрегатов, полученных из каждого типа почвы, значительно варьировалась (рис. 1). Почвы климатов MSA и TSO в основном содержали свободные микроагрегаты (50-250 мкм) в пропорции 32,2 ± 6,2% от общей массы почвы, а почвы из зоны ТО представляли более высокую долю макроагрегатов (250-2000 мкм) с В среднем 50,2 ± 5,6% от общей массы почвы (почвы Чапо, Майамо и Айту). В зоне SPSO пропорции макро- и свободных микроагрегатов были одинаковыми, каждый из которых представлял 21,9 ± 1,54% от общей массы почвы.

Наблюдалась высокая корреляция между специфическим почвенным дыханием участков исследования и годовыми осадками: С минерализация уменьшалась с увеличением осаждения в почвах, образовавшихся в более теплых зонах (средняя годовая температура выше 12 ° С, рис. 2А), но проявлялась противоположная тенденция в почвах Из более холодных зон (среднегодовая температура от 2,7 до 10,8 ° C, рис. 2B). Одно из объяснений состоит в том, что растительность зоны ТО (рис. 2В) состоит из постоянных пастбищ, которые являются высокопродуктивными (2500-6000 кг га-1 год-1, Руиз, 1996), что приводит к высоким запасам растительных остатков в почвах. Таким образом, более высокие уровни концентрации С в почвенных агрегатах (10,0 ± 2,1% в среднем, таблица 2) наблюдались в ТО по сравнению с почвами из MSA и TSO, где продуктивность пастбищ варьируется от 500 до 1500 кг га-1 год-1 (Руис, 1996), что привело к более низким остаточным входам и среднему значению C 3,0 ± 1,7% C в почвенных агрегатах (таблица 2). Напротив, почвы из более теплых зон (рис. 2А) показали более низкое дыхание C (58-713 мкг C g C-1), чем почвы из более холодных зон (рис. 2B, 287-3,984 мкг C g C-1), что демонстрирует Высокая лабильность или доступность органического вещества С в почвах из более холодных зон. Это открытие частично подтверждено Podrebarac et al. (2016 г.), которые, сравнивая почвенно-специфическое дыхание в подзолистых бореальных лесах между участками более высокой широты (более холодная область) и более низкой широты (более теплая область), определили, что почвы из более теплых областей менее биоактивны, поскольку они представляют более низкое кумулятивное специфическое дыхание, чем Другие почвы. Хотя экосистема, оцененная в исследовании Podrebarac, отличается от нашего, концепция органической биодоступности C может помочь выявить различия, обнаруженные между более холодными и более теплыми зонами; В более теплых зонах более лабильные формы С теряются в виде СО2, поэтому сохраняются только непокорные формы С, которые менее подвержены биологическому распаду. Как утверждают эти авторы, различные климатические истории при почвообразовании могут быть использованы для прогнозирования температурной чувствительности разложения С с почвами, образованными в более теплых и влажных климатических условиях, проявляющих повышенную чувствительность. Однако Doetterl et al. (2015) в последнее время продемонстрировали значимость взаимодействия между геохимией и климатом с почвенным хранилищем С, демонстрируя сложность бюджетов экосистем С в изменении климата.

Кроме того, абсолютная интенсивность дыхания в почве (табл. 3) выше в почвах зоны ТО по сравнению с другими климатическими зонами, демонстрируя эффект взаимодействия между высоким содержанием C и лабильностью этого органического материала, который количественно определяется отношением C / N , Другими словами, почвы из TO и SPSO имели более низкие отношения C / N (и, следовательно, более высокую лабильность, среднее отношение C / N = 13,5) по сравнению с почвами MSA и TSO, которые имели средние отношения C / N 22,3 и 14,9 для макросов – и микроагрегаты, соответственно.

Методы определения обменных оснований в засоленных почвах

С особыми трудностями связано определение обменных оснований в засоленных почвах.

При обработке навески почвы раствором, содержащим катион-вытеснитель, из почвы извлекаются не только обменные основания, но и легкорастворимые соли, гипс и карбонаты. При анализе таких почв необходимо использовать приемы, позволяющие селективно оценить количество катионов, вытесненных из почвенного поглощающего комплекса.

С этой целью используют 2 подхода:

  1.  определяют общее количество катионов, извлеченных из навески почвы при ее обработке раствором катиона-вытеснителя, и вносят поправку на содержание легкорастворимых солей;
  2. перед обработкой навески почвы раствором катиона-вытеснителя из нее с помощью неводных растворителей удаляют легкорастворимые соли.
    Определение обменных оснований с внесением поправки на содержание легкорастворимых солей правомерно проводить в тех случаях, когда количество солей оценивают по результатам анализа почвенных растворов или методом насыщенных водой почвенных паст. Как отмечалось в разделе
  3. при работе методом насыщенных водой почвенных паст в минимальной степени нарушаются химические равновесия, в том числе и ионообменные, свойственные реальным почвам.

При выполнении анализа навеску почвы многократно обрабатывают раствором катиона-вытеснителя, например 1 М NH4Cl, извлекая из почвы легкорастворимые соли и обменные основания. При вычислении содержания обменных оснований из общего количества извлеченных из почвы 1 М раствором NH4Cl эквивалентов катионов вычитают количество эквивалентов катионов, которое было определено методом паст. Полученный результат отражает содержание эквивалентов обменных катионов в почве. В качестве единицы измерения количества эквивалентов обменных катионов используют ммоль или смоль, а результат анализа выражают числом миллимолей эквивалентов катионов в 100 г почвы [ммоль (+)/100г почвы] или числом сантимолей в 1 кг почвы [смоль(+)/кг].

В тех случаях, когда легкорастворимые соли определяют методом водной вытяжки при соотношении почвы и воды 1:5, внесение поправки на содержание легкорастворимых солей в результаты определения обменных катионов неправомерно. Как отмечалось в главе 6, при получении водных вытяжек нарушаются химические (в том числе и ионообменные) равновесия, свойственные реальным почвам. В Руководстве по лабораторным методам исследования ионно-солевого состава нейтральных и щелочных минеральных почв (1990) приведены результаты определения обменных оснований, извлеченных из засоленных почв 1 М раствором NH4Cl (табл. 22). Поправка на содержание в почвах легкорастворимых солей вводилась по результатам анализа почвенных растворов (1) и водных вытяжек из почв (2), полученных при соотношении почвы и воды, равном 1:5.
Приведенные в табл. 22 данные свидетельствуют, что способ введения поправки на содержание легкорастворимых солей при определении обменных оснований влияет на результаты исследований.


Введение поправки на содержание легкорастворимых солей, основанной на результатах анализа водных вытяжек, приводит к получению заниженных результатов определения обменного натрия. В разделе 6.3.1 отмечалось, что извлечение легкорастворимых солей при широком (1:5) отношении почвы и воды приводит к замене обменного натрия на кальций. Вытеснение обменного натрия из ППК и искусственное увеличение его количества в составе легкорастворимых солей приводит при вычислении содержания обменного натрия к получению заниженных результатов.

Данные, приведенные в табл. 22, показывают также, что введение поправки на содержание легкорастворимых солей, которое было определено методом водной вытяжки, приводит к неверной оценке степени солонцеватости почв. В этом случае получают заниженные величины относительной доли обменного натрия (%) от суммы обменных оснований.
В связи с тем, что в России легкорастворимые соли определяют методом водной вытяжки, по анализу которой некорректно вносить поправку в результаты определения обменных оснований в засоленных почвах, легкорастворимые соли предварительно удаляют. Соли нельзя удалять водой, так как при добавлении воды к засоленной почве получают раствор, катионы которого способны вытеснять обменные основания из ППК и тем самым способны привести к получению искаженных результатов. Легкорастворимые соли принято удалять с помощью органических растворителей. Наиболее широко используют водно-этанольные растворы, в частности 70%-ный (по объему) этиловый спирт. Спирт, кроме того, уменьшает растворимость СаСОэ и CaSO4-2H2O.

Методика определения обменных оснований в засоленных почвах методом Пфеффера в модификации Молодцова и Игнатовой

Навеску почвы, пропущенную через сито с отверстиями диаметром 1—2 мм, массой 5 г помещают в центрифужную пробирку вместимостью 50-100 мл.

Почву увлажняют дистиллированной водой, добавляя ее по каплям до полного смачивания навески, но с таким расчетом, чтобы на поверхности почвы не появилась свободная вода. Влажность почвы в зависимости от гранулометрического состава будет соответствовать 20—40%. Пробирку закрывают пробкой и оставляют на ночь. Затем в пробирку приливают 10 мл 70%-ного (по объему) этилового спирта и содержимое перемешивают стеклянной палочкой. Суспензию центрифугируют 10 мин при 2000 об/мин. Отмывание

легкорастворимых солей спиртом повторяют несколько раз до полного удаления хлорид и сульфат-ионов. Для слабозасоленных почв достаточно трех последовательных обработок почвы спиртом, для очень сильно засоленных почв требуется 6-кратная обработка (Руководство по лабораторным методам…, 1990). Качественную пробу на Cl- проводят с AgNO3 (раздел 6.3.5.1), на SO42- — с ВаCl2 (раздел 6.3.6.4).

Если в процессе отмывания солей происходит пептизация коллоидов и помутнение раствора, то увеличивают время центрифугирования до 20-25 мин и его скорость до 6000-7000 об/мин. Чтобы предотвратить пептизацию колллоидов, рекомендуют отмывание солей прекратить, когда качественные пробы еще показывают крайне незначительные количества хлорид- и сульфат- ионов.

После удаления солей из ППК вытесняют обменные катионы реактивом Пфеффера. В центрифужную пробирку приливают 25 мл 0,1 М NH4Cl в 70%-ном этиловом спирте, тщательно перемешивают содержимое стеклянной палочкой и оставляют на 1 час. Затем суспензию центрифугируют (5 мин, 2000 об/мин). Центрифугат сливают в фарфоровую чашку и выпаривают на водяной бане. Операцию повторяют еще 3 раза при 30-минутном настаивании почвы с раствором. Центрифугаты сливают в ту же чашку и выпаривают. Дно чашки вытирают фильтровальной бумагой. Чашку прокаливают в муфеле до прекращения дымления. В чашку с прокаленным остатком добавляют 2—3 капли концентрированной HCl и около 10 мл горячей дистиллированной воды. Затем добавляют еще дистиллированную воду и полученный раствор фильтруют по стеклянной палочке в мерную колбу

вместимостью 200 мл. Чашку и фильтр промывают горячей дистиллированной водой, количественно перенося содержащиеся в чашке соли в фильтрат. Объем жидкости в колбе доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают, многократно переворачивая колбу вверх дном.

В полученном растворе любыми подходящими для этой цели методами определяют концентрацию кальция, магния, натрия и калия и вычисляют содержание каждого из обменных оснований.

Реагенты:

70%-ный этиловый спирт (этанол). К 730 мл 96%-ного этанола приливают 270 мл дистиллированной воды и перемешивают.
Реактив Пфеффера — 0,1 М NH4Cl в 70%-ном этаноле с рН 7. 5,35 г NH4CI растворяют в 270 мл дистиллированной воды и к полученному раствору приливают 730 мл 96%-ного этанола. Значение рН раствора доводят до 7, добавляя по каплям концентрированный аммиак по индикатору бромтимоловому синему, при рН 7 окраска раствора становится зеленой.

Уровни показателей катионообменных свойств почв и расчет доз гипса

Почвы, в составе обменных оснований которых содержится Na+ в количествах от 3-5 до 15-20% от емкости катионного обмена, относят к солонцеватым, а почвы с содержанием обменного натрия, превышающим 15% от ЕКО, — к солонцам.

Солонцеватые почвы, и особенно солонцы, обладают неблагоприятными химическими и физическими свойствами и при сельскохозяйственном использовании необходима мелиорация этих почв.

Одним из наиболее эффективных приемов мелиорации солонцов и солонцеватых почв является замена обменного натрия на кальций. В качестве универсального мелиоранта солонцов и щелочных почв используют гипс (CaSO4*2H2O). Дозы гипса для мелиорации почв рассчитывают по уровням содержания обменного натрия, емкости катионного обмена и общей щелочности. Расчет основан на эквивалентности обмена Na+ на Ca2+ гипса.
При расчете доз гипса принимают, что общая щелочность, не превышающая 0,7—0,8 ммоль(—)/100 г, и обменный натрий, содержание которого не превышает 5% от ЕКО, не оказывают отрицательного влияния на свойства почв и развитие растений.

где V — объем раствора комплексона III, пошедший на титрование, мл; М — молярная концентрация комплексона III, моль/л или ммоль/мл; M(Ме) — молярная масса атомов металла, г/моль, а M(Ме)/1000 — г/ммоль, Va — объем титруемого раствора, мл; V0 — общий объем анализируемого раствора, мл; т —- навеска высушенной почвы, г. Расчет результатов анализа в оксидах металла проводят по уравнению:

Для расчета доз гипса при мелиорации нейтральных почв используют уравнение, где Na — содержание обменного Na+, ммоль(+)/100 г почвы; 0,05 ЕКО — количество обменного Na+, которое составляет 5% от ЕКО мелиорируемой почвы, ммоль(+)/100 г почвы; h — мощность мелиорируемого слоя, см; 108 — площадь гектара, выраженная в см^2; р — плотность сложения почвы, г/см^3; 0,086 — молярная масса эквивалента гипса (1/2 CaSO42H2O), г/ммоль.

Me2O3% – VMVoM(1/2M2O3)100/Vam1000,
где M(1/2Me2O3)/1000 — молярная масса эквивалента оксида, г/ммоль. В связи с тем, что один моль комплексона III реагирует с одним молем атомов металла, эквивалент оксида в комплексонометрическом титровании включает 1 атом металла и соответствует М(1/2Me2O3).

При мелиорации щелочных почв учитывают ту часть общей щелочности, которую необходимо «нейтрализовать» гипсом (Na2CO3 + CaSO4 = CaCO3 + Na2SO4).

Определение обменного натрия

При оценке свойств степных, сухостепных и полупустынных почв большое значение имеют сведения о содержании обменного натрия. По содержанию обменного натрия оценивают степень солонцеватости почв и рассчитывают дозы мелиорантов для мелиорации солонцовых почв и солонцов. Предложено несколько методов определения обменного натрия в почвах.

Метод Гедройца основан на вытеснении обменного натрия ионом Ca2+. При проведении анализа к навеске почвы добавляют СаCO3, дистиллированную воду и суспензию интенсивно перемешивают потоком диоксида углерода. При высоком РCO2 увеличивается растворимость карбоната кальция и происходит замещение обменного натрия на кальций. После 3-часового пропускания CO2 суспензию фильтруют и в фильтрате определяют натрий.

Однако метод без соответствующих поправок неприменим к анализу почв, содержащих легкорастворимые соли и гипс.

Метод определения обменного натрия, предложенный И.Н. Антиповым-Каратаевым и Л.Я. Мамаевой (1955), также основан на вытеснении обменного натрия кальцием. Содержание обменного натрия оценивают по снижению концентрации кальция в титрованном растворе гипса после взаимодействия раствора с почвой. Этот метод также не совершенен, он неприменим для анализа почв, засоленных натриевыми солями, и почв, содержащих гипс. Кроме того, Ca2+ входит в ППК не только вследствие вытеснения Na+, но и Mg2+ и К+.

С особыми трудностями связано определение обменных оснований в засоленных почвах. При обработке навески почвы раствором, содержащим катион-вытеснитель, из почвы извлекаются не только обменные основания, но и легкорастворимые соли, гипс и карбонаты. При анализе таких почв необходимо использовать приемы, позволяющие селективно оценить количество катионов, вытесненных из почвенного поглощающего комплекса. С этой целью используют 2 подхода: 1) определяют общее количество катионов, извлеченных из навески почвы при ее обработке раствором катиона-вытеснителя, и вносят поправку на содержание легкорастворимых солей; 2) перед обработкой навески почвы раствором катиона-вытеснителя из нее с помощью неводных растворителей удаляют легкорастворимые соли.

Определение обменных оснований с внесением поправки на содержание легкорастворимых солей правомерно проводить в тех случаях, когда количество солей оценивают по результатам анализа почвенных растворов или методом насыщенных водой почвенных паст. Как отмечалось в разделе 6.3.1, при работе методом насыщенных водой почвенных паст в минимальной степени нарушаются химические равновесия, в том числе и ионообменные, свойственные реальным почвам.

При выполнении анализа навеску почвы многократно обрабатывают раствором катиона-вытеснителя, например 1 М NH4Cl, извлекая из почвы легкорастворимые соли и обменные основания. При вычислении содержания обменных оснований из общего количества извлеченных из почвы 1 М раствором NH4Cl эквивалентов катионов вычитают количество эквивалентов катионов, которое было определено методом паст. Полученный результат отражает содержание эквивалентов обменных катионов в почве. В качестве единицы измерения количества эквивалентов обменных катионов используют ммоль или смоль, а результат анализа выражают числом миллимолей эквивалентов катионов в 100 г почвы [ммоль (+)/100г почвы] или числом сантимолей в 1 кг почвы [смоль(+)/кг].

В тех случаях, когда легкорастворимые соли определяют методом водной вытяжки при соотношении почвы и воды 1:5, внесение поправки на содержание легкорастворимых солей в результаты определения обменных катионов неправомерно. Как отмечалось в главе 6, при получении водных вытяжек нарушаются химические (в том числе и ионообменные) равновесия, свойственные реальным почвам. В Руководстве по лабораторным методам исследования ионно-солевого состава нейтральных и щелочных минеральных почв (1990) приведены результаты определения обменных оснований, извлеченных из засоленных почв 1 М раствором NH4Cl (табл. 22). Поправка на содержание в почвах легкорастворимых солей вводилась по результатам анализа почвенных растворов (1) и водных вытяжек из почв (2), полученных при соотношении почвы и воды, равном 1:5.

Приведенные в табл. 22 данные свидетельствуют, что способ введения поправки на содержание легкорастворимых солей при определении обменных оснований влияет на результаты исследований.
Введение поправки на содержание легкорастворимых солей, основанной на результатах анализа водных вытяжек, приводит к получению заниженных результатов определения обменного натрия. В разделе 6.3.1 отмечалось, что извлечение легкорастворимых солей при широком (1:5) отношении почвы и воды приводит к замене обменного натрия на кальций. Вытеснение обменного натрия из ППК и искусственное увеличение его количества в составе легкорастворимых солей приводит при вычислении содержания обменного натрия к получению заниженных результатов.

Данные, приведенные в табл. 22, показывают также, что введение поправки на содержание легкорастворимых солей, которое было определено методом водной вытяжки, приводит к неверной оценке степени солонцеватости почв. В этом случае получают заниженные величины относительной доли обменного натрия (%) от суммы обменных оснований.
В связи с тем, что в России легкорастворимые соли определяют методом водной вытяжки, по анализу которой некорректно вносить поправку в результаты определения обменных оснований в засоленных почвах, легкорастворимые соли предварительно удаляют. Соли нельзя удалять водой, так как при добавлении воды к засоленной почве получают раствор, катионы которого способны вытеснять обменные основания из ППК и тем самым способны привести к получению искаженных результатов. Легкорастворимые соли принято удалять с помощью органических растворителей. Наиболее широко используют водно-этанольные растворы, в частности 70%-ный (по объему) этиловый спирт. Спирт, кроме того, уменьшает растворимость СаСОэ и CaSO4-2H2O.