Розділ 2. Хімічні та фізико-хімічні властивості грунту

Ѓрунт являє комплекс мінеральних і органічних речовин, від співвідношення яких залежить її якість.

Склад ґрунту має важливе значення для родючості, рослинності, яка виростає на ньому. Недолік тих чи інших речовин у ґрунті служить причиною їхнього дефіциту в рослинах.

В значній мірі хімічні властивості ґрунту залежать від тих процесів, які протікають на кордоні його рідкої та твердої фаз. Внаслідок впливу закону діючих мас в ньому утворюються різні сполуки, які потім переходять у розчин. Так в ґрунті досягається рівновага між ґрунтовим розчином і твердою фракцією. Хімічні властивості ґрунтів і показники хімічного стану ґрунтів використовуються ґрунтознавцями всіх напрямків, незалежно від їх вузької спеціалізації, для рішень питань генезису, класифікації ґрунтів, бонітування ґрунтів, при розробці меліоративних заходів та рекомендацій по хімізації землеробства

2.1 Гумус грунту

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Гумусом ґрунту називають складний динамічний комплекс органічних сполук, що утворюється при розкладанні і гуміфікації органічних залишків у ґрунті.

Гумус містить: 1) велику групу негумифікованих речовин, органічних залишків і продуктів їхнього розпаду; 2) групу гумусових речовин, що складають головну і специфічну частину гумусу.

Існуючі методики дозволяють визначати як окремі групи гумусових речовин, так і сумарний їхній вміст.

При визначенні сумарного вмісту гумусу враховують усі форми органічної речовини ґрунту. Тому при підготовці її до аналізу ретельно відбирають корінці і усі видимі органічні залишки для того, щоб по можливості виключити органічні речовини негумусової природи.

Класичний метод визначення гумусу ґрунту розробив російський вчений Г. Г. Густавсон. Цей метод заснований на сухому спалюванні гумусу до вуглекислого газу при прожарюванні ґрунту. Золу збирають, зважують і по її кількості обчислюють вміст гумусу.

В даний час у практиці лабораторних робіт для визначення гумусу мінеральних ґрунтів застосовують метод Кнопа-Сабаніна і метод Тюріна, які засновані на спалюванні органічної речовини мокрим засобом. Для обчислення кількості органічної речовини в торф'яних ґрунтах визначають втрати при прожарюванні.

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

Лабораторна робота № 16 Визначення кількості гумусу за методом і.В.Тюріна

Метод І. В. Тюріна відрізняється простотою, точністю і швидкістю визначення гумусу. Його широко застосовують при масових аналізах ґрунтів.

Суть методу: метод заснований на окислюванні гумусу 0,4 н, розчином двохромовокислого калію (К₂Сr₂С₇), який приготовлений на сірчаній кислоті, розведеній у воді в об'ємному відношенні 1:1. За кількістю хромової кислоти, яка пішла на окислення гумусу, судять про його кількість.

Обладнання та реактиви. 1.0,4 н розчин двохромовокислого калію в розведеній сірчаній кислоті (1:1). 2.0,2 н розчин солі Мора. 3.85 %-ний розчин ортофосфорної (НзРО₄) кислоти. 4. Розчин дифеніламіну (С₁₂Н₁₁N) у сірчаній кислоті.

Цим методом не можна визначати гумус у ґрунтах, сильно засолених хлоридами, а також з вбирним закисним залізом і великою кількістю марганцю (виходять завищені результати). Карбонати в ґрунті не заважають визначенню гумусу.

Хід аналізу

1. З просіяного через сито ґрунту беруть наважку на аналітичних чи торсійних терезах. Величина її залежить від вмісту гумусу в аналізованому ґрунті: чим більше в ній гумусу, тим менша наважка.

Вміст гумусу ( %)	Наважка ( г)
>10 10—5 5-1 1—0,5 <0,5	0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

При зважуванні на аналітичних терезах наважку ґрунту варто брати в зважену суху пробірку.

2. Наважку ґрунту висипають обережно, не розпорошуючи, на дно конічної колби обсягом 100 мл.

3. Доливають у колбу з ґрунтом з бюретки точно 10 мл* (*При вмісті гумусу >10% варто доливати 15 мл К₂Сr ₂О₇ ) 0,4 н розчину двохромовокислого калію, розчиненого в сірчаній кислоті, і вміст обережно перемішують круговим рухом колби.

4. У горло колби вставляють маленьку лійку, що служить холодильником, ставлять колбу на азбестову сітку і нагрівають рідину на слабкому полум'ї газового пальника (чи на електричній плитці). В міру нагрівання з рідини виділяються дрібні пухирці СО₂, що при закипанні рідини (що спостерігається через 3—5 хвилин) будуть більш великими. Відзначають час початку закипання і помірне кип'ятіння продовжують 5 хвилин. Стежать за колбою і не допускають бурхливого кипіння, що супроводжується виділенням пару через лійку. При сильному і тривалому кип'ятінні збільшується концентрація сірчаної кислоти, що може привести до розкладання хромової кислоти, а звідси і до невірних результатів аналізу.

5. Після кип'ятіння колбі дають охолонути, і її вміст переносять у колбу ємністю 500 мл. Спочатку обмивають і виймають лійку, а потім наливають у колбу на 100 мл дистильованої води і вміст переливають у велику колбу на 500 мл, куди попередньо наливають близько 100 мл дистильованої води. Після цього маленьку колбу кілька разів обполіскують водою, виливаючи її щоразу у велику колбу, поки в ній не збереться близько 300 мл розчину.

6. До отриманого у великій колбі розчину додають 10 крапель 85% фосфорної кислоти і 8 крапель дифеніламіну, усе ретельно перемішують і відтитровують залишок хромовокислого калію (хромової кислоти), 0,2 н розчином солі Мору – до переходу кольору розчину з бурого в зелений.

На початку титрування рідина здобуває темно-червоно-фіолетового (бурого) кольору, що перед кінцем титрування переходить в інтенсивно-синій, а наприкінці титрування – сірувато-зеленуватий. При невеликому надлишку солі Мору рідина здобуває яскраво-зеленого кольору. До переходу бурого кольору в синій сіль Мора треба доливати невеликими порціями, а після появи синього кольору і до його переходу в зелений — по краплях, ретельно перемішуючи розчин у тому та іншому випадку.

7. Дифеніламін додають як індикатор, а фосфорна кислота усуваючи вплив іонів окисного заліза, обумовлює різкий перехід синього кольору в зелений.

По закінченню титрування визначають і записують кількість мілілітрів солі Мора, яка пішла на титрування залишку хромовокислого калію.

При нагріванні хромовокислого калію в сірчаній кислоті в присутності гумусу ґрунту відбувається окислювання останнього до СО₂:

2К₂Cr₂O₇ + 8Н₂SO₄ + ЗС (гумус) = 7Сr₂ (SO₄)₃ + 2К₂SO₄ + 8Н₂O + 3CO₂

При титруванні сіллю Мора надлишку хромовокислого калію (не витраченого на окислювання гумусу) відбувається реакція:

6FeSO₄(NH₄)₂SO₄ + К₂Cr₂O₇ + 7Н₂SO₄ = Сr₂ (SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + +6(NH₄)₂SO₄ + К₂SO₄ + 7Н₂O

8. Встановлюють, скільки солі Мора йде на титрування 10 мл розчину хромовокислого калію в сірчаній кислоті)* (*10 мл розчину хромовокислого калію виливають у півлітрову колбу. Додають 300 мл дистильованої води, фосфорної кислоти і дифеніламіну в таких, же кількостях, як і при визначенні гумусу, і титрують сіллю Мора до придбання розчином брудно-зеленого кольору).

Тому що сіль Мора готують удвічі слабкішу (0,2 н), то на 10 мл 0,4 н хромовокислого калію її йде звичайно близько 20 мл.

Вміст гумусу обчислюють за формулою:

, (2.1)

де А – вміст гумусу ( % маси сухого ґрунту);

а – вміст солі Мора, яка пішла на титрування 10 мл хромовокислого калію (пункт 8);

b – кількість солі Мора, яка пішла на титрування залишку хромовокислого калію (пункт 7);

K_М – поправка до титру солі Мора;

0,0010362 – коефіцієнт перерахування на гумус, тому що 1 мл 0,2н солі Мора відповідає зазначеній кількості гумусу;

– коефіцієнт гігроскопічності для перерахування на сухий ґрунт;

С – наважка повітряно-сухого ґрунту ( г),

Визначення гумусу за І. В. Тюріним в модифікації В. Н. Сімакова

У модифікації В. Н. Сімакова визначення гумусу з початку і до моменту закінчення п'ятихвилинного кип'ятіння ведуть так само, як і за Тюріним (пункти 1, 2, 3, 4 с. 55-56). Після кип'ятіння колбі дають охолонути. З промивалки обмивають дистильованою водою лійку і стінки колби, довівши в ній об’єм до 30 – 40 мл. Додають у колбу 4 – 5 крапель 0,2%-ного розчину фенілантранілової кислоти і титрують 0,2 н. розчином солі Мора. Кінець титрування визначають переходом вишнево-фіолетового кольору в зелений.

Обчислюють результати аналізу і титрування так само, як і за Тюріним.