Определение состава гумуса

Гумус – основная часть органического вещества почвы, под которым понимают совокупность живой биомассы и органи­ческих остатков растений, животных, микроорганизмов, продуктов их мета­болизма и специфических новообразованных органических веществ. Гумусовые вещества почвы – это гетерогенная полидисперсная система высоко­молекулярных азотсодержащих ароматических соединений кислотной при­роды, которые представлены гуминовыми кислотами, фульвокислотами и негидролизуемым остатком или гумином.

Реактивы. 10 %-й NaОН; 10 %-й HCl.

Ход анализа. Взять 20 г воздушно-сухой почвы, богатой гумусом, размельчить до частиц примерно 1 мм и поместить в термостойкую колбу на 250 мл. Залить почву 50 мл 10 %-го раствора NаОН, перемешать и оставить стоять на 15 мин. Через каждые 5 мин перемешивание повторять. Суспензию нагреть на плитке, не доводя до кипения. Профильтровать горя­чую суспензию через складчатый фильтр. Нейтрализовать фильтрат, при­бавляя к нему небольшими порциями 10 %-й раствор НС1 (осторожно взбал­тывая содержимое колбы), в результате чего в осадок выпадут гуминовые кислоты, а фульвокислоты останутся в растворе. Соляную кислоту прибав­лять до помутнения фильтрата, свидетельствующего о начале выпадения гуминовых кислот. После начала выпадения осадка к фильтрату прилить еще несколько миллилитров кислоты и оставить стоять на 5 мин. После окончания вы­падения осадка профильтровать полученную суспензию.

В ыделение различных гумусовых веществ из почвы производится по схеме, представленной на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Определение состава гумуса

Лабораторная работа № 6

Определение органического азота

Азот – важнейший элемент питания растений, а общий запас его в почве считается показателем плодородия её. Азот входит в состав органических веществ почвы. Его валовое содержание в гумусе составляет 5–8 % и колеблется в зависимости от типа почвы. Показателем обогащенности гумуса азотом служит и определенное соотношение количества углерода к азоту. Содержание минерального азота в почве незначительно, поэтому количество азота органических веществ принимают за общее его содержание.

Микрохромовый метод Тюрина

Реактивы. 25%-й раствор хромовой кислоты. Взять 25 г СrО₃, растворить в дистилли­рованной воде и довести объем до 100 мл безаммиачной дистиллированной водой. Вместо СrО₃ можно использовать 10 %-й раствор К₂Сr₂О₇, но иметь в виду, что раствор этой соли легко перегревается и кипит толчками, что затрудняет кипячение.

50%-й раствор NaОН. Серная кислота (пл. 1,84). Кислоту проверить на содержание ам­монийных солей: 2 мл Н₂SO₄ влить в 30 мл дистиллированной воды, прибавить 10 %-й раствор NаОН или КОН до щелочной реакции, затем внести 10–15 капель реактива Несслера. Допустима слабо-желтая, но не буро-красная окраска. Не должно быть и осадка, который выпадает при очень высоком содержании ионов аммония.

Прокаленная пемза. Пемзу растереть в ступке, просеять через сито с ячейками диаметром 1 мм и прокалить 1–1,5 ч в фарфоровой чашке при температуре красного каления. Вместо пемзы можно использовать про­каленную глинистую или суглинистую почву; 0,02 н. Н₂SO₄; 0,02 н. NаОН.

Индикатор Гроака. Смесь индикатора метилового красного и кра­сителя метиленового голубого: 100 мл насыщенного спиртово­го раствора метилового красного смешать с 4 мл 1 %-го водного раствора метиленового голубого. Метиленовый красный должен быть в кислотной форме. Другой способ приготовления: один объем 0,4 %-го спиртового раствора метилового крас­ного смешать с 1 объемом 0,2 %-го спиртового раствора метиленового голубого. Окраска индикатора меняется в интервале рН 5,2–5,6. В кислой среде индикатор окрашен в красно-фиолетовый цвет, а в щелочной – зеленый. Изменение окраски индикатора очень резкое, поэтому точность определения азота высокая.

Ход анализа. Почву растереть в ступке и просеять через сито с отверстиями 0,25 мм. Взять навеску 0,2–0,3 г (при содержании перегноя около 10 %), но не больше 1 г, поместить в сухую плоскодонную колбу емкостью 250 мл. Прилить 2,5 мл 25 %-го раствора хромовой кислоты или 10 %-го раствора К₂Cr₂О₇, смочить почву этим раствором, не смачивая стенок колбы. Прибавить 5 мл Н₂SО₄ (пл. 1,84), перемешать содержи­мое колбы. Вставить в колбу маленькую воронку в качестве холодильника, нагреть до кипения и умеренно кипятить до яв­ного позеленения жидкости, но не менее 10 мин. Кипение не должно быть бурным. Воронку ставить в колбу в наклонном положении, чтобы жидкость стекала по стенке. В процессе окисления ор­ганических веществ жидкость становится зеленой. Если позеленение наблюдается сразу после прибавления хромовой и серной кислот, определение необходимо повторить, умень­шив навеску почвы, или добавить еще 1–2 мл раствора хромовой кислоты и двойное количество серной кислоты. При от­гонке аммиака увеличить объем приливаемой щелочи. Количе­ство 50 %-го раствора NаОН должно быть в четыре раза больше количества серной кислоты взятой для сжигания. После окисления (жидкость должна быть интенсивно-зеленая) колбу снять с плитки и остудить. Если окраска жидкости зеленовато-бурая, кипячение продолжить до полного позеленения раствора. Отгонку аммиака производить из той же колбы, в которой велось окисление. После охлаждения колбы воронку об­мыть с внутренней и наружной сторон (держа воронку над колбой), со­держимое колбы разбавить водой до 100 мл и пере­мешать. Для равномерного кипения прибавить немного прокаленной пемзы и, держа колбу в наклонном положении, прилить по стенке 20 мл 50 %-го раствора NаОН; присоединить колбу к аппарату для отгонки аммиака и перемешать содержимое колбы.

Прибор для отгонки аммиака (рис. 3.3.) состоит из небольшого каплеуловителя диаметром 5–6 см и стеклянной трубки с оттянутым концом и шариковым предохранителем. Трубку опустить в коническую колбу емкостью 100 мл, в которую прилить из бюретки 10–15 мл 0,02 н. раствора Н₂SО₄ и две капли смешанного индикатора Гроака (можно пользоваться индикатором метиловым красным, но применение смешанного индикатора Гроака увеличивает точность определения азота объемным методом).

Рис. 3.3. Прибор для отгонки аммиака по микрохромовому методу Тю­рина

Горячий дистиллят титровать 0,02 н. раствором NаОН до изменения окраски раствора из красно-фиолетовой в зеленую. Из результатов титрования вычесть среднее значение двух контрольных опытов. В контрольном опыте в колбы поместить по 0,2 г прокаленной почвы или прокаленной пемзы, анализ вести в той же последовательности и с таким же количеством реактивов, как и для исследуемой почвы.

Содержание азота вычислить по формуле:

,

где N – содержание азота, %; а – количество Н₂SО₄, взятое в приемник, мл; Н₁ – 0,02н. Н₂SО₄, взятой в приемник; в – количество NаОН, затраченное на титрование из­бытка кислоты в приемнике мл; Н₂ – 0,02 н. NаОН, используе­мого для титрования; Г – навеска почвы, высушенной при 100–05 °С, г; 0,014 – величина мг/экв. азота, г.

Пример вычисления. Навеска воздушно-сухой почвы в пересчете на вы­сушенную при 100–105 °С равна 2,4265 г. В приемник внесено 20 мл 0,05048 н раствора Н₂SO₄. На титрование избытка серной кислоты в приемнике за­трачено 14,20 мл; 0,05175 н. раствора NаОН.

Содержание азота:

N = .

Из полученной величины содержания азота в почве вычесть то ко­личество азота, которое найдено при проведении контрольного опыта на чистоту реактивов.

Лабораторная работа № 7