Группировка почв лесных питомников таёжной зоны по обеспеченности гумусом

(шкала Ленинградского НИИ лесного хозяйства)

Гумус, % по Тюрину	Степень обеспеченности
£ 1	Крайне бедные
1,01 - 2,0	Бедные
2,01 - 3,0	Недостаточно обеспеченные
3,01 - 4,0	Средне обеспеченные
³ 4,0	Хорошо обеспеченные

Лабораторная работа № 10: Определение зольности торфов и подстилок

Торфяные почвы и лесные подстилки на 35-98% состоят из органического вещества. Для суждения о запасах органических и минеральных веществ в них можно воспользоваться данными по определению зольности. Метод основан на сжигании навески торфяной почвы или подстилки в муфеле при t » 800°С.

Цель работы: научится определять зольность и потерю при прокаливании органических горизонтов почвы.

Материалы и оборудование: 1) тигель, 2) эксикатор, 3) сушильный стаканчик, 4) муфельная печь, 5) аналитические весы.

Ход выполнения работы: в предварительно прокаленный и взвешенный тигель отвешивают на аналитических весах 1-2 г торфяной почвы. Навеска не должна занимать больше 2/3 объема тигля. Одновременно берут в сушильный стаканчик 3-5 г почвы и определяют ее влажность. Открытый тигель с навеской ставят в холодную муфельную печь и постепенно нагревают ее до 800°С.

После двухчасового прокаливания тигель вынимают из муфеля, ставят на асбестовый лист, закрывают крышкой и охлаждают 5 мин. Затем тигель помещают в эксикатор на 30 мин. До полного охлаждения. Охлажденный тигель взвешивают и снова ставят в муфель на прокаливание в течение 40 мин. После повторного прокаливания снова охлаждают и взвешивают. Прокаливание ведут до постоянной массы или до того, как изменение массы не будет превышать 0,001 г. Если зола при сжигании торфа сплавилась, то после охлаждения тигля ее растворяют несколькими каплями азотной кислоты, добавляют 1 мл насыщенного раствора NH₄NO₃, высушивают и снова озоляют. Зольность в процентах массы сухой почвы определяют по формуле:

А = (а • (100 + в) ) • С^-1 ,

где А ‑ зольность торфа, %; а ‑ масса золы, г; в ‑ влажность торфяной почвы, %; С ‑ навеска воздушно-сухого торфа, г. Потерю от прокаливания вычисляют по формуле:

В = 100 - А ,

где В ‑ потеря от прокаливания, % от массы сухой почвы; А ‑ зольность, %.

Лабораторная работа № 11: Определение суммы поглощенных оснований

Теория: существует целый ряд методов определения обменных оснований. Самым простым и быстрым является метод Каппена-Гильковица, хотя результаты получаются достаточно приблизительными. Метод основан на вытеснении поглощённых оснований (Са²⁺, Мg²⁺, К⁺, Nа⁺, NH₄⁺) ионом водорода при взаимодействии почвы с 0,1 N раствором соляной кислоты. Количество перешедших в раствор обменных оснований определяют по разности между количеством кислоты, взятой для приготовления вытяжки, и кислоты, оставшейся после взаимодействия с почвой.

ù Са²⁺ ù 2H⁺

ППК ½Мg²⁺ + nНСl ® ППК ½2Н⁺ + СаСl₂ + MgCl₂ + (n-4)НСl

û H⁺ û H⁺

Остаток кислоты учитывают титрованием щелочью натрия. Метод пригоден для кислых почв (бескарбонатных), дерново-подзолистых, серых лесных и др.

Цель работы: научится определять содержание обменных оснований в почве методом Каппена-Гильковица.

Материалы и оборудование: 1) колбы на 250-500 мл, 2) конические колбы на 150-200 мл, 3) 0,1 N раствор НСl, 4) 0,1 N раствор NaОН, 5) фенолфталеин, 6) бюретка для титрования, 7) технические весы.

Ход выполнения работы: взвешивают на технических весах 20 г воздушно-сухой почвы. Почву высыпают в колбу на 250-500 мл. Приливают 100 мл 0,1 N раствора НСl и взбалтывают 1 час на ротаторе. После взбалтывания колбу оставляют на сутки. Фильтруют через сухой беззольный фильтр. Если первые порции фильтрата окажутся мутными, то их снова выливают на тот же фильтр. Пипеткой отбирают 50 мл прозрачного фильтрата в коническую колбу на 150-200 мл. Приливают 2-3 капли фенолфталеина и кипятят 1-2 мин, чтобы удалить СО₂. Горячий фильтрат оттитровывают 0,1 N раствором NаОН до слабо-розовой окраски. Сумму обменных (поглощенных оснований) вычисляют по формуле:

S = (а•К_НСl ‑ в•К_NaOH)•100• 0,1•m^-1,

где S ‑ сумма обменных оснований, мг-экв/100 г; а ‑ количество фильтрата, взятого для титрования, мл; К_НСl ‑ поправка к титру; в ‑ количество 0,1 N NаОН, пошедшей на титрование, мл; К_NаОН ‑ поправка к титру NаОН; 100 ‑ коэффициент пересчета на 100 г почвы; m ‑ навеска почвы, соответствующая взятому для титрования объему фильтрата; 0,1 ‑ коэффициент перевода в миллиэквиваленты.

Лабораторная работа № 12: Определение актуальной кислотности

Теория: потенциометрическое определение рН почвы основано на измерении электродвижущей силы в цепи, состоящей из двух полуэлементов: электрода измерения, погруженного в испытуемый раствор, и вспомогательного электрода с постоянным значением потенциала. Прибор для измерения рН называется потенциометром или рН-метром.

Цель работы: научится определять актуальную кислотность потециометрическим методом.

Материалы и оборудование: 1) химические стаканчики на 100-150 мл, 2) 1 N раствор КСl, 3) потенциометр (рН-метр), 4) технические весы.

Ход выполнения работы: на технических весах отвешивают 20 грамм воздушно-сухой почвы. Навеску помещают в химический стакан на 100-150 мл и приливают 50 мл дистиллированной воды. Содержимое перемешивают 1-2 мин и оставляют стоять 5 мин. Перед определением суспензию еще раз перемешивают и погружают в нее электрод измерения и электрод сравнения так, чтобы электроды были полностью погружены в почвенную суспензию. Через 0,5-1 мин отсчитывают по шкале значение рН, соответствующее измеряемой почвенной суспензии.

При определении рН солевой суспензии к навеске почвы 20 г приливают 50 мл 1 N КСl. Дальнейший ход анализа тот же, что и при определении рН водной вытяжки.

В лесном хозяйстве приняты следующие градации почв лесных питомников по значениям рН солевой вытяжки:

Оченьсильнокислые	<4,0
Сильнокислые	4,1 - 4,5
Среднекислые	4,6 - 5,0
Слабокислые	5,1 - 5,5
Близкие к нейтральным	5,6 - 6,0
Нейтральные	6,1 - 7,0

Лабораторная работа № 13: Определение обменного водорода и алюминия (по Соколову)

Теория: поскольку обменная кислотность определяется не только адсорбированным водородом, но и алюминием, принято определять раздельно кислотность, обусловленную каждым из катионов. Содержание обменного алюминия токсично для растений и микроорганизмов. Высокая активность алюминия снижает доступность для растений ряда питательных элементов, прежде всего фосфора. Растения угнетаются при содержании подвижного алюминия более 3-4 мг и погибают при количестве его 7-8 мг на 100 г почвы.

При обработке кислой почвы 1,0 N раствором КСl в раствор переходят поглощенный водород и алюминий. Аквакомплекс алюминия в кислом растворе проявляет кислотные свойства и, наряду с вытесненным из ППК протоном, определяет обменную кислотность. Определив суммарное количество ионов водорода и алюминия и отдельно количество ионов водорода можно по разности установить количество ионов алюминия.

Метод А. В. Соколова основан на том, что солевую вытяжку из почвы дважды титруют щёлочью. В первом случае титруют обычным путем, а во втором ‑ солевую вытяжку титруют, добавляя в нее фторид натрия или калия.

При первом титровании определяют сумму ионов Н⁺ и Аl ³⁺ в солевой вытяжке. При втором титровании, когда в солевую вытяжку добавляют фторид натрия, ионы алюминия связываются в комплексную соль с большей константой устойчивости, чем аквакомплекс алюминия:

Аl(H₂O)₆³⁺ + 6NaF = 3Na⁺ + 6H₂O + Na₃(AlF₆).

Вычитая из результатов первого титрования результаты второго, получим количество подвижного алюминия.

Цель работы: научится определять обменную кислотность в целом и содержание обменного водорода и алюминия отдельно.

Материалы и оборудование: 1) колбы на 100-150 мл, 2) конические колбы на 50 мл, 3) 1 N раствор КСl, 4) 0,02 N раствор NaOH, 5) 3,5% раствор NaF, 6) фенолфталеин, 7) фильтровальная бумага, 8) титровальная бюретка, 9) технические весы.

. Ход выполнения работы: взвешивают на технических весах 20 г воздушно-сухой почвы и помещают в колбу, приливают 50 мл 1,0 N раствора КСl и взбалтывают смесь в течение 1 часа. Отфильтровывают солевую вытяжку. Берут 2 конические колбы на 50 мл и приливают по 12,5 мл отфильтрованной вытяжки. Кипятят содержимое обоих колбочек 5 мин для удаления СО_2.

В одной колбочке горячую вытяжку оттитровывают 0,02 N раствором NaOH в присутствии 2-3 капель фенолфталеина до слабого розового окрашивания. Количество щёлочи, пошедшей на титрование будет соответствовать суммарному содержанию во взятом объеме вытяжки Н⁺ и Al³⁺.

В другую колбу после кипячения приливают 1 мл 3,5% раствора NaF, охлаждают до комнатной температуры и оттитровывают 0,02 N раствором NaOH в присутствии 2-3 капель фенолфталеина до слабо-розовой окраски. Количество израсходованной щёлочи будет соответствовать содержанию водородных ионов.

Обменную кислотность в мг-экв/100 г почвы вычисляют по формуле:

Н_об = V•Т•100 •m^-1,

где V ‑ объем раствора 0,02 N NаОН, пошедшей на титрование взятого объема вытяжки; Т ‑ поправка к титру раствора NаОН, мг-экв/мл; m ‑ масса почвы, соответствующая взятому для титрования объему вытяжки, г; 100 ‑ коэффициент для перерасчета на 100 г почвы.

Содержание алюминия (мг/100г) вычисляют по формуле:

А = (V - V₁) • Т • 100 • 0,18 • m^-1,

где V ‑ объем раствора NaOH пошедшей на первое титрование, мл; V₁ ‑ объем раствора NаОН, пошедшей на второе титрование, мл; Т ‑ поправка к титру раствора NаОН; 100 ‑ коэффициент для пересчета на 100 г почвы; 0,18 ‑ коэффициент пересчета на алюминий, т. к. 1 мл 0,02 N NаОН соответствует 0,18 мг алюминия; m ‑ масса почвы, соответствующая взятому для одного титрования объему жидкости, г.

Лабораторная работа № 14: Определение гидролитической кислотности

Теория: определение гидролитической (необменной) кислотности по методу Каппена основано на том, что при взаимодействии раствора гидролитически щелочной соли СН₃СООNа с почвой вытесняется поглощенный водород и алюминий, которые оттитровываются щёлочью. По количеству щёлочи, пошедшей на титрование, судят о величине гидролитической кислотности (ГК). Показатель ГК используют при вычислении нормы и дозы извести при известковании и для прогноза действия фосфоритной муки. Степень насыщенности основаниями рассчитывается как процентное содержание обменных оснований в почвенном поглощающем комплексе (ППК). Общая ёмкость поглощения ППК считается равной сумме обменных оснований и гидролитической кислотности.

Цель работы: научится определять гидролитическую кислотность и степень насыщенности основаниями почвы.

Материалы и оборудование: 1) конические колбы на 100 и 200 мл, 2) 1 N раствор уксуснокислого натрия, 3) 0,1 N раствор NaOH, 4) фенолфталеин, 5) фильтровальная бумага, 6) титровальная бюретка, 7) технические весы, 8) ротатор.

Ход выполнения работы: 20 г воздушно-сухой почвы помещают в колбу на 200 мл. К почве приливают 50 мл 1,0 N раствора СН₃СООNа, взбалтывают на ротаторе в течении 1 часа. Суспензию отфильтровывают через сухой складчатый фильтр. Если фильтрат окажется мутным, его снова профильтровывают через тот же фильтр.

Отбирают пипеткой 25 мл прозрачного фильтрата и переносят в коническую колбу на 100 мл. Прибавляют 1-2 капли фенолфталеина и оттитровывают 0,1 N раствором NаОН до слабой розовой окраски, не исчезающей в течении 2 мин. Гидролитическую кислотность (мг/100г) вычисляют по формуле:

ГК = а • Т • 100 • 0,1 • 1,75 • m^-1,

где а ‑ количество 0,1 N NаОН, пошедшее на титрование, мл; Т ‑ поправка к титру NаОН; 100 ‑ коэффициент пересчёта на 100 г почвы; 1,75 ‑ поправка на неполноту вытеснения; m ‑ навеска почвы, соответствующая объему взятого для титрования фильтрата, г.

Насыщенность основаниями (%) рассчитывается по формуле:

BS = S • (S+ГК)^-1 • 100%,

где S ‑ сумма обменных оснований (рассчитанная в лаб. работе № 11), мг-экв/100 г; ГК ‑ гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г.

Лабораторная работа № 15: Расчет нормы и дозы извести

В производственных условиях для определения потребности почв лесных питомников в известковании пользуются величиной рН солевой вытяжки (табл. 9 и 10). При значении рН солевой вытяжки более 5,5 известь не вносится.

Таблица 9