01.09.2017
31.08.2017
08.08.2017
14.07.2017
06.07.2017
19.06.2017
19.06.2017
19.06.2017
15.06.2017
12.06.2017
Ускоренный метод определения состава гумуса
 29.08.2012

Ускоренный метод определения состава гумуса разработан авторами - М.М. Кононовой и Н.П. Бельчиковой - применительно к различным типам и подтипам минеральных почв. Этим методом из почвы могут быть выделены и определены три основные группы гумусовых веществ: гуминовые кислоты, фульвокислоты и остаток гумусовых веществ. Дополнительными определениями могут быть охарактеризованы подвижность гумуса и природа гуминовых кислот.
Возможные изменения в органической части почв под влиянием освоения и окультуривания могут быть выявлены этим методом лишь при длительном воздействии человека. Достаточно отчетливые изменения наблюдаются в случае подзолистых, дерново-подзолистых почв и красноземов, где гумус более мобилен, нежели в черноземах и каштановых почвах.
Обоснование метода. Применение пирофосфата натрия (0,1 м. раствор Na4P2O7 • 10Н2О, доведенный до нейтральной реакции), как и некоторых нейтральных солей органических кислот (например, натриевых солей щавелевой, винной, лимонной и др.), для выделения гумусовых веществ из почв основано на способности растворов этих солей к образованию нерастворимых осадков или растворимых комплексов с кальцием, железом, алюминием и некоторыми другими поливалентными катионами, с которыми связаны в почве гумусовые вещества. При этом большое значение имеет реакция раствора пирофосфата натрия: по мере повышения рН от 7,0 до 9,5 выход гумусовых веществ возрастает. Как показали исследования авторов, наибольшее количество гумусовых веществ извлекает смесь пирофосфата Na с NaOH, имеющая рН около 13; при однократной обработке почвы этим раствором выход гумусовых веществ близок к тому количеству гуминовых кислот и фульвокислот, которое получается по методу И.В. Тюрина для I группы гумусовых веществ (многократное извлечение гумусовых веществ с помощью 0,1 н. раствора NaOH из предварительно декальцированной почвы). При некоторых колебаниях соотношение гуминовых кислот и фульвокислот остается близким в обоих методах.
Удобство работы с пирофосфатом натрия состоит в том, что извлечение органических веществ протекает за сравнительно короткий период времени (10-12 час). В отличие от NaOH предварительное декальцирование почвы с помощью разведенных растворов минеральных кислот (НСl или H2SO4) и повторные обработки почвы растворителем не оказывают существенного влияния на выход гумусовых веществ даже при наличии в почве большого количества обменного кальция или карбонатов.
По-видимому, в случае применения смеси Na4P2O7+NaOH в щелочной среде происходит наиболее полное замещение кальция, железа и алюминия на натрий с образованием растворимых гуматов и фульватов натрия и нерастворимых фосфорнокислых солей соответствующих катионов; схематично реакцию взаимодействия можно представить в следующем виде:

Ускоренный метод определения состава гумуса

Таким образом, можно думать, что при обработке почвы смесью Na4P2O7+NaOH извлекаются гумусовые вещества, связанные как с кальцием, так и с несиликатными формами железа (и алюминия).
Разграничение этих двух фракции можно произвести путем дополнительного определения в отдельной навеске количества гумусовых веществ, извлекаемых из недекальцированной почвы 0,1 н. раствором NaOH.
Если принять, что последним приемом выделяются гумусовые вещества, свободные или связанные с несиликатными формами R 2O3, то сопоставление этой величины с количеством гумусовых веществ, извлекаемых смесью Na4P2O7 + NaOH, дает представление о количестве гумусовых веществ, связанных с кальцием.
Таким образом, в ускоренном методе определения состава гумуса исключены длительный (особенно в случае карбонатных почв) процесс декальцирования почвы и многократные обработки почвы 0,1 н. раствором NaOH.
Ускоренный метод определения состава гумуса включает следующие операции.
1. Подготовка почвы к анализу. Из общего воздушно-сухого образца почвы берут среднюю пробу в количестве 40-50 г, из которой тщательно отбирают корешки и видимые глазом органические остатки. Крупные комки почвы раздавливают пестиком с резиновым наконечником. Затем почву растирают в фарфоровой ступке и просеивают через сито с диаметром отверстий в 1 мм. Операцию повторяют до тех пор, пока вся проба не будет пропущена через это сито. Подготовленная почва идет на определение состава гумуса.
Для определения общего содержания органического углерода и азота в исходной почве из подготовленного вышеуказанным способом образца берут среднюю пробу в 5 г, дополнительно тщательно отбирают из нее корешки, растирают и просеивают через сито с диаметром отверстий в 0,25 мм.
2. Определение C И N В исходной почве. Определение содержания органического углерода в исходной почве проводят по методу И.В. Тюрина (окисление с помощью 0,4 н. раствора К2Сr2O7, смешанного с H2SO4 уд. веса 1,84 в отношении 1 : 1), определение общего азота - по Кьельдалю или по Тюрину.
3. Извлечение гумусовых веществ из почвы смесью пирофосфата Na+NaOH. Из подготовленного к определению состава гумуса образца почвы берут навеску в 5 г, переносят ее в коническую колбу емкостью 250 мл и заливают в конце рабочего дня 100 мл свежеприготовленной смеси пирофосфата натрия с NaOH, содержащей в 1 л раствора 44,6 г Na4 Р2O7 • 10Н2О и 4 г NaOH; концентрация пирофосфата Na в таком растворе соответствует 0,1 м., a NaOH - 0,1 н. Смесь имеет рН около 13.
Колбу плотно закрывают резиновой пробкой для изоляции от СO2 воздуха и содержимое ее тщательно перемешивают, избегая размазывания почвы по стенкам колбы, после чего в спокойном состоянии оставляют до утра.
Утром содержимое колбы вновь тщательно перемешивают и весь раствор вместе с почвой переносят на воронку с простым бумажным фильтром диаметром 15-17 см, вставленным в конус из плотного фильтра (синяя обмотка) диаметром 7-9 см. Фильтры должны быть сухими.
Если раствор фильтруется мутным, его переносят обратно на фильтр. Когда начинает фильтроваться прозрачный раствор, его собирают в сухую приемную колбу.
В случае сильно гумусированных почв (например, черноземов) для дальнейших определений достаточно отфильтровать около 50-60 мл вытяжки, в случае менее гумусированных - отфильтровывают всю вытяжку.
Вместо фильтрования через бумажные фильтры для отделения вытяжки от ночвы можно применять центрифугирование. В том и другом случае необходимо строго следить за тем, чтобы вытяжка была прозрачной. Коагулятор (Na2SO4 • 10Н2О) авторы не добавляют.
Остаток почвы на фильтре после того, как вытяжка отфильтрована, в дальнейший анализ не идет, его отбрасывают.
В вытяжке определяют общее содержание органического углерода и содержание углерода гуминовых кислот следующими приемами.
4. Определение содержания органического С в вытяжке. Количество вытяжки, необходимое для определения органического углерода, зависит от общего содержания гумуса в почве. Для гумусированных почв достаточно 2-5 мл, для слабо гумусированных - 10-15 мл.
Взятый пипеткой раствор переносят в коническую колбу емкостью 100 мл и нейтрализуют, прибавляя 1 н. H2SO4 по каплям до появления в растворе легкой мути, после чего колбу ставят на кипящую водяную баню и выпаривают содержимое досуха. Затем производят определение содержания органического углерода по методу Тюрина, обязательно добавляя в колбу для равномерного кипения и устранения перегревания жидкости на кончике ножа прокаленную пемзу или прокаленную лёссовую почву.
Титрование 0,1 н. раствором соли Мора проводят в той же колбе, разбавив содержимое 5-10 мл дистиллированной воды; в качестве индикатора применяют фенилантраниловую кислоту.
Определение органического углерода в вытяжке необходимо проводить в двухкратной повторности, вычисляя содержание его в процентах к весу почвы и в процентах к общему содержанию органического С в исходной почве.
5. Определение в вытяжке содержания С гуминовых кислот. Берут пипеткой определенный объем вытяжки (25 мл в случае сильно гумусированных почв и 40-50 мл в случае средне и слабо гумусированных) и переносят в химический стакан соответствующей емкости; туда же при перемешивании стеклянной палочкой по каплям прибавляют для коагуляции геля гуминовых кислот H2SO4 (уд. веса 1,84) до появления мути в растворе, что наблюдается при рН около 2-3. Для этого необходимо прилить около 0,2-0,5 мл серной кислоты; избытка кислоты следует избегать.
После тщательного перемешивания стеклянной палочкой содержимого стакан закрывают часовым стеклом и ставят на горячую этернитовую электроплитку или на электроплитку с обнаженной спиралью, но обязательно прикрытую слоем асбеста. Умеренное нагревание при температуре не выше 80° ведут в течение 30 мин., после чего стакан снимают с плитки и оставляют при комнатной температуре на ночь для полного осаждения геля гуминовых кислот.
Утром приступают к фильтрованию, которое ведут на маленьких воронках через плотный фильтр (синяя обмотка) диаметром 7 см, предварительно смоченный 0,05 н. раствором H2SO4. Сначала из стакана на фильтр переносят кислый раствор, а затем осадок (гель) гуминовой кислоты. Фильтр с осадком несколько раз промывают холодным 0,05 н. раствором H2SO4 до получения бесцветного фильтрата (в начале промывания фильтрат бывает обычно окрашен в желтый цвет от примеси фульвокислот).
Кислый раствор вместе с промывными водами отбрасывают, а воронку с фильтром вместе с осадком гуминовых кислот вставляют в горлышко мерной колбы емкостью 25-100 мл (в зависимости от объема осадка) и приступают к растворению осадка горячим 0,05 н. раствором NaOH.
Как для промывания осадка гуминовых кислот 0,05 н. H2SO4, так и для его растворения с помощью 0,05 н. NaOH удобно пользоваться небольшими промывалками, струей из которых осадок может быть взмучен.
Раствор NaOH сначала наливают небольшими порциями в стаканчик, в котором производилось осаждение; для растворения приставшего к его стенкам осадка пользуются стеклянной палочкой, а затем переносят на фильтр. Промывание фильтра тем же раствором ведут до полного растворения геля гуминовой кислоты, о чем свидетельствует отсутствие окраски фильтрата. Раствор гумата натрия в мерной колбе охлаждают при комнатной температуре, после чего дистиллированной водой доводят объем до черты.
Для определения берут пипеткой 5-10-20 мл раствора (в зависимости от интенсивности его окраски); дальше анализ ведут так же, как и при определении общего содержания углерода в вытяжке.
Содержание С гуминовых кислот вычисляют в процентах к весу почвы и в процентах к общему содержанию органического углерода в исходной почве.
6. Определение в вытяжке содержания С фульвокислот. Количество С фульвокислот (правильнее, органических веществ, остающихся в кислом растворе при осаждении из вытяжки гуминовых кислот) определяют по разности между общим содержанием органического С в вытяжке и его содержанием в гуминовых кислотах.
Содержание С фульвокислот вычисляют в процентах к весу почвы и в процентах к общему содержанию органического С в исходной почве.
7. Определение содержания С в остатке почвы. Количество углерода в остатке почвы после выделения гумусовых веществ смесью пирофосфата Na+NaOH определяют по разности между содержанием органического С в исходной почве и в вытяжке.
Как видно из изложенного, количество гумусовых веществ, извлекаемых из почвы смесью Na4 P2O7+NaOH, определяют по выходу углерода. Определения можно сопровождать анализами содержания азота по методу Кьельдаля или по методу Тюрина в исходной почве, в вытяжке и в гуминовых кислотах. Количество азота в фульвокислотах и в остатке почвы, так же как и в случае углерода, вычисляют по разности между содержанием общего N в исходной почве и в вытяжке.
В случае определения азота, на что требуется большое количество вытяжки, следует, не увеличивая навеску почвы и соответственно объем растворителя, взять несколько навесок по 5 г и полученные вытяжки объединить.
Определения содержания N, как и С, необходимо проводить в двухкратной повторности.
В табл. 1 и 2 приведены примеры расчетов при определении общего содержания органического углерода и углерода гуминовых кислот в вытяжке. Независимо от типа почвы расчет один и тот же.
Ускоренный метод определения состава гумуса

При наличии в почве хлоридов их необходимо удалить перед проведением анализа состава гумуса, так как они попадают при обработке почвы смесью Na4 P2O7+NaOH в вытяжку и искажают результаты определения содержания общего углерода, проводимого по методу Тюрина. Прием удаления хлоридов из почвы был нами описан выше.