Практикум по почвоведению для студентов 1 курса географического факультета (стр. 8 )

Лабораторная работа 3а

Определение рН потенциометрическим методом

Метод основан на изменении электродвижущей силы (э. д.с.), возникающей при опускании, в раствор двух электродов: измерительного и сравнения. Потенциал электрода сравнения (хлорсеребряного или каломельного) не зависит от величины рН раствора. Потенциал измерительного электрода (платинового или стеклянного) определяется концентрацией ионов водорода в растворе. При измерении рН между мембраной стеклянного электрода и раствором возникает разность потенциалов, по которой определяется рН.

Перед анализом электроды необходимо вымочить в 0,1 М НС1 около 5–7 суток, а перед погружением в суспензию их следует сполоснуть дистиллированной водой. После включения рН-метра в сеть настраивают его по буферным растворам. Порядок работы с прибором изложен в инструкции к прибору. При определении рН в минеральных почвах соотношение почва и раствор (дистиллированная вода или 1 М КС1) берется 1: 2,5, в торфяных почвах и лесных подстилках – 1: 25.

Допустимые расхождения между результатами параллельных определений должны быть в пределах ±0,2 единиц рН.

Реактивы: 1 М КС1. 74,56 г КС1 растворяют в дистиллированной воде мерной колбы емкостью 1 л и доводят водой до метки. Приготовленный раствор должен иметь рН 5,6–6,0. Если рН раствора меньше, прибавляют по каплям разбавленную щелочь, если больше – прибавляют по каплям соляную кислоту и доводят рН до необходимой величины.

Оборудование: рН-метр, стаканы емкостью 50–100 мл, технические весы.

Лаборатоная работа 3б.

Определение гидролитической кислотности

по Г. Каппену рН-метрическим методом

Ход анализа. Навеску 30 г воздушно-сухой минеральной почвы помещают в колбу емкостью 250 мл или бытовую банку, установленную в кассете, прибавляют 75 мл 1 М раствора СН3СООNа и перемешивают содержимое в течение 1 мин. На следующий день ее встряхивают 1 мин и изменяют рН стеклянным электродом с точностью до сотых долей. Электроды при переносе из одной почвенной суспензии в другую не обмывают. Ежедневно в начале работы рН-метр настраивают по трем буферным растворам с рН 4,01; 6,86; 9,18. Во время работы настройку прибора периодически контролируют по буферному раствору с рН 6,86.

Величину гидролитической кислотности в мг-экв. на 100 г почвы определяют по величине рН, используя табл. 15. Допустимые отклонения от среднего значения при повторных определениях в одной лаборатории 12 %, или ±0,05 рН, в разных – 25 %, или ±0,1 рН.

Метод пригоден для нейтральных и слабощелочных почв.

Определение гидролитической кислотности почв

по Г. Каппену.

Ход анализа. Навеску 20 г воздушно-сухой минеральной почвы помещают в колбу емкостью 250 г и приливают 50 мл 1 М СН3СООNa. Колбу закрывают пробкой и взбалтывают на ротаторе в течение одного часа. Суспензию фильтруют через сухой складчатый фильтр (лучше плотный) в колбу емкостью 250 мл. Первые мутные порции фильтрата (15–20 мл) отбрасывают или фильтруют повторно. Пипеткой берут 25 мл прозрачного фильтрата и переносят его в сухой

стакан или колбу емкостью 100 мл для титрования, прибавив 2–3 капли 1 %-ного фенолфталеина, титруют 0,1 М NaOH до слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение минуты. Записывают количество щелочи, потраченной на титрование. Рассчитывают гидролитическую кислотность в мг-экв. на 100 г почвы по формуле

Н = ,

где а – количество 0,1 М NaOH, мл; К –поправка к титру щелочи; 0,1 – коэффициент пересчета в мг-экв.; 100 – коэффициент для пересчета на 100 г почвы; 1,75 – поправочный коэффициент на неполное вытеснение ионов водорода при однократной обработке почвы раствором СН3COONa; Р – навеска почвы, г.

Результаты анализов записывают по форме, представленной в табл.

Таблица 16

Форма записи анализа в рабочей тетради

№ образца	Горизонт, глубина отбора образца, см	Навеска, г	Кол-во израсходованного 1 М СН3СООNа, мл	Израсходовано 0,1 М NаОН на титрование	Н, мг-экв. на 100 г почвы
мл	К

Расчет нормы извести на гектар. Норму извести определяют по гидролитической кислотности. 1 мг-экв. водорода соответствует 50 мг СаСО3.Для расчета нормы извести на 1 га пашни (вес пахотного слоя почвы для подзолистых почв принимается равным 3 млн кг) величину гидролитической кислотности умножают на 50 (вес миллиэквивалента СаСО3 в миллиграммах) и 3 000 000 (вес пахотного горизонта). Полученная величина будет нормой углекислого кальция в миллиграммах на 1 га. Чтобы перевести ее в тонны, необходимо разделить на 1000000000. Окончательно формула выглядит следующим образом:

количество СаСО3, т/га = = Н × 1,5,

где 10 – коэффициент для перевода миллиэквивалентов Н в миллиграммы СаСОз.

Доза извести должна быть увеличена в зависимости от процентного содержания извести СаСО3 в известковом удобрении, в котором всегда присутствуют примеси других соединений.

Определение суммы обменных оснований по Каппену – Гильковицу.

Катионы кальция, магния, калия, натрия, аммония образуют наиболее распространенные основания в почвах. Они удерживаются почвенными коллоидами, имеющими отрицательный заряд (ацидоидами). Общее количество этих катионов в почве, выраженное в эквивалентах кальция, называют суммой обменных оснований и обозначают буквой S. Сумма обменных оснований вместе с гидролитической кислотностью используется для расчета емкости поглощения почвы и степени насыщенности почв основаниями. Метод Каппена – Гильковица непригоден для карбонатных почв.

Для вытеснения оснований из почвенного поглощающего комплекса в раствор используется 0,1 М НС1:

[Ca, Mg, K, H, Mg (ППК)] + n HCl ↔ [7 H (ППК)] + CaCl2 +

+ MgCl2 + KCl+ NH4Cl + (n –7) HCl.

Остаток кислоты учитывается путем титрования ее 0,1 М NaOH. Разность между добавленным в почву и оставшимся в растворе количеством НСl дает ту часть ее, которая расходуется на вытеснение и нейтрализацию поглощенных коллоидами оснований.

Xод анализа. 20 г почвы (4–5 г торфа при влажности 50–60 %) перенести в колбу на 500 мл, прилить 100 мл (для торфа 200 мл) 0,1 М HCl. Параллельно проводятся три холостых определения. Концентрация кислоты должна быть не менее 0,09 М и не более 0,11 М. Если в почве содержится более 15 мг-экв. на 100 г почвы поглощенных оснований, то к 20 г почвы приливают 200 мл 0,1 М НС1 или уменьшают навеску до 10 г. Колбу с содержимым взбалтывают на ротаторе в течение одного часа. Затем раствор отстаивается 24 ч. По окончании указанного срока содержимое колбы снова взбалтывают и фильтруют через сухой беззольный фильтр. Первые мутные порции отбрасывают или перефильтровывают. Отстоявшуюся прозрачную жидкость можно взять пипеткой.

Для титрования берут 50 мл прозрачного фильтрата, переносят его в колбу емкостью 150–200 мл и кипятят в течение 3–4 мин для удаления CO2. Затем прибавляют 3–4 капли 1 %-ного раствора фенолфталеина и титруют горячий раствор вытяжки 0,1 М NaOH до слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение минуты.

Сумму обменных оснований находят по следующим формулам:

для минеральных почв:

S = = (c- a) × K;

для сырого торфа:

S = (с—а) × К × 20;

для абсолютно сухого торфа:

S = (с—а) × К × 20 × W,

где a – количество 0,1 М NaOH для титрования рабочего раствора, мл; с – среднее (не менее чем из трех титрований) количество 0,1 М NaOH для титрования холостого раствора, мл; К – поправка к титру щелочи; 0,1 – нормальность щелочи; 100 – коэффициент для перехода на 100 г почвы; 100 – коэффициент для перехода на весь фильтрат; 20 – навеска, г; 50 – объем титруемой вытяжки, мл; W – поправка на влажность.

Результаты анализа записывают по форме, представленной в табл. 17.

Результаты параллельных определений могут различаться на 10–15 %.

Реактивы. 1. 0,1 М НСl. 8,2 мл концентрированной HCl (удельный вес 1,19) довести в мерной литровой колбе дистиллированной водой до метки.

2. 0,1 М раствор щелочи натрия и калия.

3. 1 %-ый раствор фенолфталеина.

Оборудование: технические весы с разновесами, ротатор, электроплитка, колбы на 250, 500 мл, капельница, пипетки на 50 мл, бюретки на 50 мл, воронки, фильтровальная бумага, стаканы на 500 мл.

Таблица 17

Форма записи анализа в рабочей тетради

№ образца	Горизонт, глубина отбора образца, см	Навеска, г	Объем 0,1 М HCl	Объем титруемой вытяжки, мл	Израсходовано 0,1 М СН3СООNа на титрование	S, мг-экв. на 100 г почвы
мл	К

Лабораторная работа 3г.

Вычисление емкости поглощения почв и степени насыщенности почв основаниями

В поглощающем комплексе кислых почв наряду с основаниями (кальцием, магнием, калием, аммонием) содержатся ионы водорода. Наличие в поглощающем комплексе почвы поглощенных коллоидами ионов водорода вызывает ненасыщенность почв основаниями. Чем больше ионов водорода содержится в поглощающем комплексе, тем кислее почва и тем менее насыщена она основаниями.

Сумма поглощенных оснований S и водородных ионов (Н – величина гидролитической кислотности) определяет величину обменной поглотительной способности почвы, или емкости поглощения почв Т, т. е. количество катионов, которое способен удержать для обмена поглощающий комплекс почвы: