Морфологические признаки почв (стр. 13 )

Определение суммы натрия и калия вычислением

Определение ионов Na и К в водной вытяжке связано с аналитическими трудностями. Поэтому обычно вычисляют только их суммарное содержание или определяют на пламенном фотометре (методика приведена нами при описании метода определения поглощенных Na и К).

Имеющиеся химические методы определения Na и К очень сложны. Поэтому, если пламенного фотометра нет, Na и К обычно не определяют, а их содержание вычисляют по разности между суммой эквивалентов анионов (СО3, НСО3, SО4, Сl) и катионов Са и Мg.

В водных вытяжках количество натрия обычно сильно превышает количество калия, поэтому при расчета всю полученную сумму принимают за один натрий. Для перевода Nа в проценты величину, определенную по разности (в мг-экв), умножают на 23 (эквивалентный вес натрия) и делят на 1000.

В расчетах допускают, что все другие анионы и катионы встречаются в столь незначительных количествах, что ими можно пренебречь. В некоторых засоленных почвах иногда встречаются в значительных количествах другие катионы, поэтому определение Nа+К по разности не всегда дает хорошие результаты и надо иметь ввиду, что полученные данные имеют относительное значение.

Результаты анализа водной вытяжки сводят в таблицу, где содержание анионов и катионов выражают в процентах и мг-экв на 100 г почвы.

Свободная таблица результатов анализа водной вытяжки.

Почвы	Генетический горизонт	Глубина взятого образца, см	Сухой остаток, %	Прокаленный остаток, %	Содержание	%
мг-экв на 100 г почвы
Анионы	Катионы
СО3	НСО3	Сl	SО4	Са	Мg	Nа
	А	0-10	0,905	0,825
	В1	35-45

По итогам расчетов водной вытяжки предложены классификации почв по степени засоленности

Степень засоления почвы	Тип засоления
Хлоридный Сl:SO4≥2,5	Сульфатно-флоридный Cl:SO4=2,5-1	Содово-хлоридный и хлоридно-содовый Сl:SO4>1; HCO3 Cl*	Cодово-сульфатный и сульфатно-содовый Сl:SO4<1; HCO3 SO4
Незасоленные	<0,03	>0,05	<0,1	<0,15
Слабозасоленные	0,03-0,10	0,05-0,12	0,10-0,15	0,15-0,25
Среднезасоленные	0,10-0,30	0,12-0,35	0,15-0,30	0,25-0,35
Сильнозасоленные	0,30-0,60	0,35-0,70	0,30-0,70	0,35-0,60
Очень сильно засоленные	>0,6	>0,7	>0,5	>0,6

Степень засоления почвы	Тип засоления
Хлоридно-сульфатный Сl:SO4≤1-0,3	Сульфатный Сl:SO4≤0,3	Сульфатно - или хлоридно-гидрокарбонатный щелочноземельный НСО3:Сl; HCO3:SO4<1
Незасоленные	<0,10	<0,15	<0,15
Слабозасоленные	0,10-0,25	0,15-0,30	0,15-0,30
Среднезасоленные	0,25-0,50	0,30-0,60	0,30-0,50
Сильнозасоленные	0,50-0,90	0,60-1,40	Не встречается
Очень сильно засоленные	>0,9	>1,4	Не встречается

Расчет содержания гипотетических солей

Поскольку степень засоления почв фактически определяется содержанием токсичных солей, необходимо уметь по данным водных вытяжек разделять токсичные и нетоксичные соли.

Предлагаемый метод расчета токсичных и нетоксичных солей () основан на связывании ионов в гипотетические соли. В первую очередь связываются карбонаты и гидрокарбонаты, далее сульфат ионы и в последнюю очередь – хлорид ионы.

Расчет содержания солей по данным водных вытяжек делается следующим образом:

1.  СО32- - ионы являются токсичными. Эти ионы в первую очередь связываются с Nа+; избыток СО32- - ионов затем связывается с Мg2+.

2.  НСО3- ионы в водной вытяжке могут быть обусловлены присутствием как токсичных - NаНСО3, Мg(НСО3)2; так и нетоксичных солей –

Са (НСО3)2.

В первую очередь рассчитываем возможное содержание в водной вытяжке НСО3 ионов, связанных с Са2+. Затем оставшееся количество НСО3 ионов связывается с Nа+ и Мg2+.

Если общая щелочность водной вытяжки не превышает 1,4 мг-экв/100, то все гидрокарбонат-ионы соединяются с Са2+ ; в том случае, если есть остаток НСО3- (т. е. Са2+не много), то он свяжется с Nа+. Если же количество НСО3-ионов более 1,4 мг-экв/100 г, то растворимость СаСО3снижается и с Са2+ может быть связано только 0,6 мг-экв/100 г ионов НСО3-. Из оставшихся ионов НСО3- при повышенной общей щелочности после связания с Са2+, 70 % их связывается с Nа+, а 30% с Мg2+. Однако, с Мg2+ можно связывать не более 4 мг-экв НСО3-.

Следует обратить внимание, что если в водной вытяжке даже при высоких значениях общей щелочности обнаружено повышенное содержание Са2+ (до 2 мг-экв/100 г), и вытяжка окрашивается в желтый цвет, что свидетельствует о присутствии большого количества гумусовых веществ в почве и образовании комплексных, переходящих в водную вытяжку, органо-минеральных соединений Са2+. То растворимость СаСО3 увеличивается и рекомендуется не устанавливать ограничения в 0,6 мг-экв/100 г при связывании Са2+, а связывать весь кальций с НСО3-.

3.  SO42—ионы, могут быть связаны как в токсичные (Na2SO4, MgSO4), так и нетоксичные (СаSО4) соли.

Ионы SО42- связываются в гипотические соли начиная с наименее растворимых солей в последовательности: СаSО4→ Na2SO4 → MgSO4.

Количество мг-экв Са2+-ионов, связанных в СаSO4 соответствует содержанию мг-экв Са2+-ионов, уменьшенных на величину мг-экв. Са2+-ионов связанных с НСО3-. Однако, необходимо учитывать, что содержание SO42—ионов, связанных с Са2+ не может быть более 12,5 мг-экв в растворимой форме.

Чтобы рассчитать содержание токсичных (связанных с Na+ и Mg2+) ионов SO42-, необходимо из общего содержания мг-экв SO42- в водной вытяжке вычесть количество мг-экв Са2+, уменьшенное на величину мг-экв НСО3-.

4.  Сl-ионы. Все хлоридные соли являются токсичными. Связывание Сl-ионов в гипотические соли происходит в последовательности: NaCl → MgCl2 →CaCl2, т. е. начиная с наименее растворимых солей.

Рассмотрим примеры вычислений:

Водная вытяжка чернозема обыкновенного солонцевато-слитого.

№ п/п	почва	Анионы, мг-экв/100 г	Катионы, мг-экв/100 г
СО32	НСО3—	Сl-	SO42-	Са2+	Мg2+	Nа+
1.	Чернозём обыкно- венный солонцевато-слитой	нет	1,94	6,60	3,27	0,75	1,14	9,92

Как известно, количество катионов и анионов вступивших в реакцию равны между собой в эквивалентном отношении.

Так как, НСО3- - иона более 1,4 мг-экв, следовательно с Са2+может соединиться не более 0,6 мг-экв НСО3-:

0,6 мг-экв НСО3- + 0,6 мг-экв Са2+=1,2 мг-экв Са(НСО3)2

70% (0,94 мг-экв) от остатка (1,94-0,6=1,34 мг-экв) идет на соединение с Nа+;

0,94 мг-экв НСО3- + 0,94 мг-экв Nа+=1,88 мг-экв NаНСО3

30 % (0,4 мг-экв/100) от остатка (1,34 мг-экв) соединяется с Мg2+;

0,40 мг-экв НСО3- + 0,40 мг-экв Мg2+=0,8 мг-экв Mg(НСО3)2

При взаимодействии ионов SO42- с Са2+ обращаем внимание на то, что ионов Са2+ после их соединения с НСО3- осталось лишь 0,16 мг-экв/100 г, следовательно все они соединяются с ионом SО42-.

0,16 мг-экв Са2+ + 0,16 мг-экв SО42-=0,32 мг-экв СаSО4

SO42-иона осталось 3,11 мг-экв/100 г и он полностью соединяется с Nа+ которого в растворе осталось 8,98 мг-экв:

3,11 SO42- + 3,11 Nа+=6,22 мг-экв Na2SO4

Сульфата магния (МgSO4) нет в растворе из-за отсутствия сульфат-ионов, которые были, израсходованы на образование солей СаSO4 и Na2SO4.

Так как Nа+ осталось 5,87 мг-экв/100 г, а Сl - - 6,6 мг-экв/100 г, то весь Nа+ связывается с Сl - и образует соль NaCl:

5,87 Na+ + 5,87 Сl - = 11,74 мг-экв NаСl

Остаток хлор-иона составляет 0,73 мг-экв, он равен количеству оставшегося магния, поэтому

0,73 Сl - +0,73 Мg2+=1,46 мг-экв МgСl2

Соли СаСl2 в растворе нет.

Таким образом получаем следующее содержание гипотетических солей:

Са(НСО,2 мг-экв

СаSО4 _ 0,32 мг-экв

СаСl2 _ нет

NаНСО3 _ 1,88 мг-экв

Na2SО4 _ 6,22 мг-экв

NaCl – 11,74 мг-экв

Mg(НСО3)2 – 0,8 мг-экв

МgSO4- нет

МgСl2 – 1,46 мг-экв

Для пересчета мг-экв/100 г почвы в граммы, а затем в проценты, необходимо знать молекулярный вес каждого иона составляющего соль. Молекулярный вес НСО3- - иона равен 61; SO42—иона - 48; Сl - - 35; Са2+ - 20; Мg2+ - 12; Nа+ - 23.

Проведя умножение количества мг-экв на их молекулярный вес и поделив на 1000 мы получим содержание соли в г/100 г почвы или в процентах.

Са(НСО3)2

(0,6·0,02)+(0,6·0,061)=0,036+0,012=0,048 г/100 г (%)

NаНСО3

(0,94·0,023)+(0,94·0,061)=0,021+0,57=0,078 г/100г (%)

МgНСО3

(0,4·0,023)+(0,4·0,061)=0,048+0,024=0,029 г/100г (%)

СаSО4

(0,15·0,02)+(0,15·0,048)=0,0032+0,0077=0,011 г/100г (%)

Na2SO4

(3,11·0,023)+(3,11·0,048)=0,71+0,149=0,22 г/100г (%)

MgSO4 – нет

NaCl

(5,87·0,023)+(5,87·0,035)=0,135+0,205=0,34 г/100г (%)

МgCl2

(0,73·0,012)+(0,73·0,035)=0,0087+0,025=0,034 г/100г (%)

СаСl2 – нет

Сl SO4

В приведенном примере сумма солей составляет 0,76 г/100 г или 0,76 % тип засоления – сульфатно-хлоридный.

=2,02, следовательно почва сильно засолена и происходит

угнетение растений. Токсичных солей в образце – 0,70%, не токсичных

(Са(НСО3)2 и СаSО4) – 0, 06%.

На основании полученных расчётов составляем таблицу данных.

Таблица

Содержание гипотетических солей в почве.

№ п/п	Почва	Ед. изм.	.Сумма солей	Количество солей
Са(НСО3)2	СаSO4	CaCl2	NaHCO3	Na2SO4	NaCl	Mg(HCO3)2	MgSO4	MgCl2
1.	Чернозем обыкновенный ксолонцевато-слитой	Мг-экв 100г		1,2	0,32	нет	1,88	6,22	11,74	0,8	нет	1,46
Мг/100 г	760	48	11	нет	78	220	340	29	нет	34
%	0,76	0,048	0,011	нет	0,078	0,22	0,34	0,029	нет	0,034

Рассмотрим другой пример: