Тихоненко Д.Г., Дегтярьов В.В. та ін. Практикум з грунтознавства

Подождите немного. Документ загружается.

ОХОДЖЕННЯ, СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ

ОРГАНІЧНО

ЧАСТИНИ ҐРУНТУ

(

ГУМУСУ

)

Родючість як основна властивість будь-якого ґрунту, як його основна

кість, в значній мірі об

мовлена наявністю

ньом

ватої фракції,

що являє собою комплекс глинистих частинок, вкритих плівками гуму-

у. Безумовно, гумусу належить головна роль у формуванні родючості

ґрунтів

оловним джерелом утворення гумусу у ґрунті є відмерлі підземні

ргани рослинних організмів. Коріння рослин разом з надземним рос-

линним опадом сприяє утворенню органічної частини ґрунту, за раху-

нок якої при її подальшом

перетворенні відб

вається синтез вторинних

форм живої матерії мікроорганізмів та ґрунтових тварин, з одного боку,

та виникнення і накопичення г

сових речовин — з іншого. Рослинні

та тваринні рештки у ґрунті піддаються процесам перетворення, які від-

буваються у двох напрямках: 1) розклад з утворенням солей та простих

мінеральних сполук: С

та ін.; 2) утворення (синтез) нових,

більш стійких органічних сполук, специфічно властивих ґрунту, тобто

(

перекладі з латинської означає «земля», «ґр

нт», «темний»).

а М. М. Кононовою, утворення гумусу проходить два етапи. Спочат-

органічні рештки

ґр

нті за

частю мікроорганізмів розкладаються

до більш простих органічних сполук (фенолів, амінокислот, пептидів).

алі відб

ваються конденсація і полімеризація цих прод

ктів розклад

рганічних решток під впливом ферментів, які виділяються мікроор-

ганізмами, та під каталітичним впливом дрібнозему з утворенням гуму-

ових р

човин

становлено хімічний елементний склад гумусу в різних ґрунтах:

ву

глецю — 52—69%, кисню — 32—39%, водню — 4,5%, азот

—

біля 5

ільшість дослідників виділяють

складі г

окремі хімічні гр

пи сполук за їх забарвленням і відношенням до розчинників (гумінові

кислоти, г

мін,

льмін тощо). Вміст хімічних гр

п спол

к визначається

при вивченні хімічної природи гумусу різних ґрунтів та встановленні

типу гумусоутворення

У агрономічному ґрунтознавстві перевага надається вивченню стій-

ких властивостей гумусу, а не визначенню його динамічного хімічного

клад

. У свій час О. Н. Соколовський підкреслював: яким би не б

імічний склад гумусу, основною характерною рисою його є колоїд-

ність. Саме колоїдний г

с об

мовлює основні агрономічні властиво-

ті ґрунтів. Учений розділив гумус на дві форми: активну і пасивну, дав

м характеристик

та визначив їх агрономічне значення

КІЛЬКІ

НА ХАРАКТЕРИ

ТИК

РГАНІЧНО

ЧАСТИНИ ҐРУНТ

Визначення загального умісту гумусу

(метод І. В. Тюріна в модифікації В. М. Симакова

)

(Д

ТУ 4

289

200

умус є енергетичним матеріалом для мікробів ґрунту. Як типовий

колоїд він обумовлює вбирну здатність та процеси структуроутворення,

пливає на тепловий, водний та поживний режими ґрунтів

умус є джерелом азоту, фосфору та інших елементів, необхідних

для живлення рослин. У певних умовах він може впливати на доступ-

ність неорганічного фосфору, марганцю, міді. Тому кількісне визначен-

ня г

ґр

нтах має велике значення

Метод, який пропонується, базується на обліку кількості кисню, не-

бхідного для окислення органічних речовин ґр

нт

, з доп

щенням, що

кисень витрачається тільки на окислення вуглецю гумусу до С

хромо-

им ангідридом у присутності сірчаної кислоти.

Для ґрунтів, засолених хлоридами, а також для заболочених ґрунтів,

які утримують закисне залізо, метод може давати завищені результати.

ід роботи. Із зразка ґрунту, просіяного крізь сито з отворами 1 мм,

беруть невелику середню пробу і ретельно за допомогою лупи вилуча-

ть органічні рештки. Далі розтирають проб

ст

пці і просівають крізь

ито з отворами 0,25 мм. Підготовлена таким чином проба часто утри-

є значн

кількість не розкладених корінців. Для їх видалення про-

бу розстилають на папері тонким шаром і наелектризованою скляною

паличкою повільно проводять над шаром ґрунту, не торкаючись його

поверхні. Частинки корінців прилипають до палички. Так повторюють

декілька

азів

приготовленої проби беруть наважки від 0,1 до 0,5 г (залежно від

передбаченого умісту гумусу) і переносять їх в конічні колби місткі стю

100 мл (для г

сового горизонт

чорноземів досить брати наважк

0,1 г, для верхнього перехідного горизонту — 0,2 г і т. д.). Далі у кол-

и приливають з

юретки по 10 мл 0,4 н розчин

двохромовокислого

калію у сірчаній кислоті, розведеній водою у пропорції 1:1, вставляють

«хо лодильники» або маленькі лієчки для запобігання випаровування,

збовтують і ставлять для кип’ятіння на електричну етернітову плит-

ку («піщану баню») або на інший нагрівальний прилад з азбестовою

іткою. Починають швидко виділятися бульбочки газу (С

), і через

2—3 хвилини розчин закипає. З цього моменту нагрівання зменшують

Кі

льк

сна характеристика орган

чно

частини ґр

нт

підтримують помірне кипіння протягом 5 хвилин, не допускаючи виді-

лення пар

з кол

б.

ри взаємодії сірчаної кислоти та хромового ангідриду відбувається

еакція з виділенням кисню:

CrO

+ 6H

= 2Cr

(

)

+ 3O

+ 6H

Міцна сірчана кислота обвуглює органічну частину ґрунту, а кисень

кислює її до С

C (г

сових речовин) = СO

умарна реакція окислення вуглецю гумусу та відновлення двохро-

мовокислого калію

о C

(

)

має таки

вигля

д:

+ 8H

+ 3C → 2Cr

(

)

+ 2K

+ 8H

+ 3CO

о закінченні кип’ятіння колби знімають з наг

івального п

ила-

ду, охолоджують, змивають водою у колбу краплі хромової суміші, які

залишилися на лійці та стінках колби, п

иливають т

и-п’ять к

апель

0,2% розчин

фенілантранілової кислоти і титр

ють 0,2 н розчином солі

Мора до зміни забарвлення з вишнево-фіолетового на зелене

У той же спосіб проводять «холостий» дослід на чистих реактивах

(

без ґрунту). Для рівномірного кипіння у колби слід додати прокалену

пемз

(приблизно в кількості наважки зразка ґр

нт

). Титр

вання слід

иконувати обережно: повільно випускати розчин на краплі і ретельно

перемішувати вміст колби, бо забарвлення змінюється від однієї краплі,

ал

митт

о.

наслідок титрування розчину хромової суміші розчином солі Мора

двовалентне залізо окислюється до тривалентного, а шестивалентний

ром відновлюється до тривалентного

+ 6FeSO

+7H

→ Cr

(

)

(

)

+ 7H

хематично цей окислювально-відновний процес можна відобрази-

ти так

→

2Cr

Рез

льтати аналіз

обчислюють за форм

лою

К,К)bа(

ГМора солі

10000103620 ⋅⋅⋅⋅−

де

— г

с, % від маси с

хого ґр

нт

у;

— кількість 0,2 н розчину солі Мора для титрування хромової суміші

холостом

досліді,

мл

;

— кількість 0,2 н розчину солі Мора для титрування залишку хромової

уміші після окислення органічних речовин,

мл

;

агальне ґр

нтознавств

— наважка ґрунту,

;

100 — для перерахунку, %;

солі Мора

— коефіцієнт перерах

нк

солі Мора виключно

0,2 н концент-

рацію;

—

коефіцієнт перерах

нк

на с

хий ґр

нт (коефіцієнт гігроскопічності);

0,0010362 — кількість гумусу, еквівалентна 1 мл 0,2 н розчину солі Мора

(

кое

іцієнт Іще

екова

)

оефіцієнт Іщерекова обчислюється так

гСОеквг 11

==−

на 1 мл 0,2 н розчину солі Мора припадає

00220

1000

2011

СОг,

⋅

перерах

нк

на г

0022

0,4

0,0010362

Умовний коефіцієнт 0,471 взятий на підставі середнього вмісту вуг-

ецю

сі ≈ 58%

Якщо знати вміст гумусу, то можна обчислити приблизний вміст азо-

у, помноживши відсотки гумусу на 0,05

активи.

1. 0,4 н розчин К

у розбавленій сірчаній кислоті.

4 г-екв/дм

(40,0±0,1) г тонкоподрібненого двохромовокислого калію по-

міщають у колбу місткістю 1 дм

розчиняють дистильованою водою, до-

ять об’єм

о 1

і переливають

термотривк

колб

місткістю 3 дм

або фарфоровий кухоль. До цього розчину доливають порціями по 100 с

інте

валом в 10—15 хв 1 дм

концентрованої сірчаної кислоти. Колб

чи

кухоль з розчином накривають склом і залишають до повного охолоджен-

ня. Після охолодження суміш перемішують і переливають у колбу з темного

кла з пришліфованим корком

. 0,2 н

озчин солі Мо

а. 80,0 (±0,1) г солі Мора розчиняють у невели-

кій кількості дистильованої води, фільтр

ють через подвійний складчастий

фільтр у колбу місткістю 1 д

Сюди додають до 20 с

сірчаної концент-

рованої кислоти, доводять розчин до 1 дм

і переміш

ють. Розчин солі Мора

берігають у посудині з темного скла, до якої за допомогою сифона при-

дн

ють бюретк

. Щоб запобігти окисненню солі Мора киснем повітря, до

посудини приєднують склянку Тищенка з лужним розчином сірчанокислого

нат

ію

Титр солі Мора перевіряють перед початком роботи або через кожні три

дні таким чином: у три конічні колби місткістю 100 см

наливають

ет-

ою

см

приготованого розчин

солі Мора, наливають по 1 см

н-

центрованої сірчаної кислоти, розводять водою до 30—40 с

титрують

Кі

льк

сна характеристика орган

чно

частини ґр

нт

1 г-екв/дм

розчином-марганцевокислого калію (КМn

) до слабо-роже-

ого кольору, що не зникає протягом хвилини. Для обчислення коефіцієнта

поправки використов

ють середнє арифметичне значення рез

льтатів трьох

итрувань. Коефіцієнт поправки

(

)

изначають за рівнянням

де

— об’єм розчин

марганцевокислого калію, витраченого на титр

вання,

см

;

—

об’єм розчину-відновника, взятого для титрування, см

—

3. Розчин фенілантранілової кислоти C

0,2 г фенілантраніло-

ої кислоти розтирають скляною паличкою

фарфоровій чашці з невели-

кою кількістю 0,2%-го водного розчину вуглекислого натрію (N

CО

)

до

метаноподібного стан

. Розтерт

мас

переносять

мірн

колб

місткістю

100

і доводять розчином 0,2%-го вуглекислого натрію до позначки

4. Гот

вання пемзи.

емз

подрібнюють

фарфоровій ст

пці і прожарю-

ють у муфельній печі за червоного жару протягом 1,0—1,5 год, періодично

перемішуючи (не допускаючи спікання)

изначення вм

ст

власне г

сових речовин

і детриту (за

. Шпрингером

моди

ікації ННЦ «ІГА ім. Соколовського»

)

рганічна частина ґрунту, як відомо, є багатокомпонентною сис-

темою. До її складу входять щонайменше чотири компоненти: свіжі

рганічні рештки, первинні продукти розкладу органічних решток,

напіврозкладені органічні рештки, які вже частково втратили форму

анатомічн

дов

— детрит і прод

кти синтез

ґр

нті нових органіч-

них сполук — власне гумусові речовини. Практично всі ці компонен-

ти

ґр

нті знаходяться

комплексі. Відокремити можна тільки свіжі

рганічні рештки. Разом з тим, часто виникає потреба мати відомості

про співвідношення окремих компонентів

складі органічної частини

ґрунтів

Метод ґрунтується на здатності суміші оцтового ангідриду, льодя-

ної оцтової кислоти та концентрованої сірчаної кислоти розчиняти не-

гуміфіковані органічні рештки (детрит)

визначення.

Вс

я робота викон

ється

витяжній шафі з обо

в’язковим використанням індивідуальних засобів захисту очей (окуля

ри), органів дихання (респіратор з активованим в

гіллям) і р

к (г

мові

ечатки

Наважку ґрунту 4 г, підготовленого так як і для визначення за-

гального вміст

ґр

нті, переносять до конічної колби місткістю

100 мл і приливають 40 мл суміші оцтового ангідриду, льодяної оцтової

агальне ґр

нтознавств

кислоти та концентрованої сірчаної кислоти, взятих у співвідношен-

нях 5

:1.

олбу поміщують до термостату при температурі 40—45

на

24 години. Протягом перших п’яти годин колбу струшують через кожні

20 хвилин

ерез 24 години суспензію переносять до центрифужних стаканів

центрифугують при 1500 об/хв. протягом 10 хвилин. Прозору рідину

зливають. Залишок ґрунту промивають

1) двічі с

мішшю кислот і ангідрид

, збовт

ючи ґр

нт скляною па-

ичкою

;

)

двічі льодяною оцтовою кислотою;

3) 5% розчином НСl до обезбарвлення промивних вод;

двічі-т

ичі дистильованою водою.

ісля кожного промивання суспензію центрифугують. Далі ґрунт

переносять у скляний бюкс (змиваючи водою) і висушують при темпе-

ратурі 102—10

. З висушеного ґрунту

еруть наважку для визначення

місту власне гумусових речовин методом І. В. Тюріна

ількість детрит

вирахов

ється за різницею між загальним вмістом

гумусу та вмістом власне гумусових речовин

активи. 1. Суміш оцтового ангі

ри

у, льо

яної оцтової кислоти і кон-

цент

овано

сі

чано

кислоти.

ля приготування суміші (на 10 зразків

ґрун ту), у колбу з термостійкого скла циліндром приливають 500 мл концент-

рованого оцтового ангідриду, 500 мл «льодяної» оцтової кислоти і 100 мл кон-

центрованої сірчаної кислоти. С

міш обережно переміш

ють. Пригот

вання

едуть у витяжній шафі з використанням індивідуальних засобів захисту

. 5% HCl.

ля пригот

вання 1 л розчин

термостійк

колб

прилива-

ть 884,8 мл дистильованої води і додають 115,2 мл хлорної (соляної) кис-

оти (г

стина 1,19 г/л, ваговий відсоток 37,23%)

озрах

нки запас

в г

апаси гумусу потрібно знати для загальної характеристики ґрунту,

цінки його родючості як одного з основних критеріїв бонітування ґрун-

ів і т. д. Розрахунок запасів виконують за формулою

M = a · h · d

де

— запас гумусу в шарі ґрунту, т/га;

— вміст гумусу в шарі ґрунту, %;

— щільність ґрунту, г/см

;

— гли

ина шару ґрунту, см

Приклад розрах

нк

. Вміст г

3,57%, щільність ґр

нт

25 г/см

гли

ина орного шару 20 см

Кі

льк

сна характеристика орган

чно

частини ґр

нт

а формулою розраховуємо запаси гумусу у ґрунті:

= 3

57 · 1

25 · 20 = 89

га.

а шкалою гумусового стану (табл. 3) запаси гумусу в орному шарі

лі

інити як низькі.

умарний запас гумусу для більш глибоких шарів розраховують за

формулою:

(

· d

)

(

· d

)

………

. +

(

· d

)

де

— відповідно вміст гумусу, %

;

— щільність ґр

нт

, г/см

;

— гли

ина, см — для першого шару;

— теж саме для др

гого шар

і т. д

ередні запаси гумусу у ґрунтовій товщі розраховують як серед-

нь

оз

важ

е:

h......hh

ha......hahа

∑

⋅∑

+++

2211

де

Мс

— середні запаси гумусу у ґрунтовій товщі, %;

—

— вміст г

в окремих горизонтах, %

;

—

— глибини окремих горизонтів, см

озрах

нки запас

в енерг

ії

в г

за

. А. Алієви

иходячи з праць І. В. Тюріна, котрий встановив, що 1 моль кисню при

кисленні о

ганічної

ечовини відповідає 52—56 кал, С. А. Алієв

(

1978

)

запропон

вав розрахов

вати запаси енергії в г

сі

(

млн ккал/га

)

за формуло

dh,)ва(

⋅⋅⋅⋅−

106752

де

(

—

) — кількість 0,1 н розчину хромової суміші, яка витрачена для

кисл

ння г

, мл

;

— наважка ґрунту, г;

10 — коефіцієнт для перерахунку в млн. ккал/га;

— гли

ина шару ґрунту, м;

2,675 — кількість кал/г, яка відповідає витратам 1 см

0,1 н розчину хро-

мової с

міші;

— щільність ґрунту, г/см

Якщо обчислення здійснюють для профілю ґрунту або його частини

з декількох генетичних горизонтів, то розрахунки виконують роздільно

агальне ґрунтознавств

для кожного шару або горизонту, в межах якого зберігаються постійни-

ми щільність і вміст г

. Потім знайдені величини підс

мов

ють.

наючи вміст загального вуглецю або гумусу в ґрунті, запаси енергії

розраховують за формулами

891

заг

· h · d

517

2 ·

· h · d

де

заг

СС

— вміст загального в

глецю

ґр

нті, %;

Г — вміст гумусу у ґрунті, % від маси ґрунту

;

— гли

ина шар

, м;

— щільність ґрунту, г/см

ідхід С. А. Алієва є дуже важливим для проведення балансових

розрах

нків кількості біологічно дост

пної енергії в ґр

нті. У 1973 р.

ін запропонував таку формулу розрахунку теплоти згорання органіч-

них

ечовин за

х атома

ним складом

0 · C +

4 ·

—

O ·

(

0,87 ·

—

кал/г

— вміст відповідного елемента в органічній речовині, %.

ористуючись цією формулою і знаючи елементний склад гуму-

у чи окремих його компонентів, вдалося встановити, що теплота зго-

рання гумінових кислот становить 4370—5100 кал/г, фульвокислот —

520, гумінів 4050—4520 кал/г. Для гумусу в середньому теплота зго-

рання становить 5500 кал/г

ЯКІ

НА ХАРАКТЕРИ

ТИКА ГУМУ

СУ

изначення вм

ст

коло

дни

форм гумусу, за

. Н.

околовським

кадемік О. Н. Соколовський розглядав гумус як такий, що відно-

иться до природних колоїдних систем. Колоїдний гумус у ґрунті пред-

тавлений двома

мами:

тивною

пасивною

Активним гумусом

(

названо так за активну участь в утворенні ґрунтової структури) час-

тина гумусу, здатна пептизуватися внаслідок заміни у ґрунті обмінно

вібраного кальцію натрієм.

асивний г

ус

(не приймає

часть в

тво-

ренні структури) − частина гумусу, яка не пептизується і не переходить

розчин навіть після повної заміни

ґр

нті обмінного кальцію натрієм.

асивний гумус є фактором водостійкості ґрунтової структури.

ридаючи важливого значення колоїдам, як «живій плоті» ґрунту,

О. Н. Соколовський розглядав уміст колоїдних форм гумусу, і особливо

х співвідношення, як якість гумусу, здатну змінюватися з різних при-

ин, в тому числі і під впливом сільськогосподарського використання

ґрунтів. О. Н. Соколовський вважав пасивний гумус продуктом «старін-

ня» та часткової дегідратації активного г

під впливом різних, го-

ловним чином, фізичних факторів (висихання, проморожування тощо).

Дослідженнями М. І. Лактіонова встановлено, що пасивний г

у ґрунті представлений тою частиною гумусу, якій «поталанило» взає-

модіяти безпосередньо з мінеральною частиною ґрунту та незворотно

поєднатися з нею за рахунок міцних хімічних зв’язків. При цьому не має

значення знак заряду глинистих часточок. Решта власне гумусових ре-

овин закріплюється на вкритих плівками пасивного гумусу органо-мі-

не

альних аг

егатах зво

отно че

ез, так звані, містки з багатовалентних

катіонів, являючи собою активн

форм

ґр

нтах

визначення.

аважку ґрунту 10 г (розтерту і просіяну через сито

з отворами 1 мм) на лійці з фільтром та скляним дренажем обробля-

ть 1 н розчином хлористого натрію до негативної реакції на кальцій

у фільтраті (проба 2% розчином (N

)

Далі ґрунт на фільтрі відмивають дистильованою водою від надлиш-

ку хлористого натрію до появи перших забарвлених крапель фільтра-

ту. Декальційований ґрунт змивають з фільтра дистильованою водою

з промивалки у літровий мірний циліндр, об’єм якого доводиться дисти-

льованою водою до мітки. С

спензію в циліндрі ретельно переміш

ють

протягом однієї хвилини мішалкою − скляною паличкою з дірчатою ре-

зиновою прокладкою на кінці і залишають для відстоювання на дві доби.

Освітлену темнозабарвлену верхню частину суспензії (400—450 мл)

агальне ґр

нтознавств

бережно зливають сифоном, у циліндр знову доливають дистильовану

од

, с

спензію переміш

ють і лишають на дві доби для відстоювання.

Операцію по відокремленню активного гумусу з ґрунту продовжують

доти, доки суспензія у верхньому шарі (400—450 мл) не обезбарвить-

я після чергового двохдобового відстоювання. У подальшому, в міру

ідстоювання суспензії у циліндрі, її обережно зливають сифоном, зали-

шок ґрунту підсушують на повітрі і в ньому визначають вміст пасивного

гумусу методом І. В. Тюріна. Вміст активного гумусу вираховують за

різницею між загальним вмістом г

і кількістю пасивного г

у ґрунті.

ро якість г

та її змінах під впливом сільськогосподарського

икористання ґрунтів судять за співвідношенням вмісту активного і па-

ивного гумусу (%АГ:%ПГ)

Визначення динаміки реакційної здатності гумус

ри с

льськогосподарськом

використанн

ґр

нт

за

М. І. Л

кті

ви

Гу

с є основою родючості б

дь-якого ґр

нт

. Том

при сільсько-

господарському використанні ґрунтів необхідний постійний контроль за

містом і станом гумусу у ґрунтах. Такий контроль особливо важливим

для верхнього біологічно активного шару, на який перш за все впливає

юдина своєю господарською діяльністю у процесі використання ґрунту

як головного засоб

сільськогосподарського виробництва

Дослідники давно дійшли висновку, що в окультурюваних ґрунтах

залежності від тривалості та характер

їх сільськогосподарського ви-

користання, від рівня культури землеробства та агрофонів відбуваються

су

ттєві зміни за вмістом г

, його складом і властивостями, але ре-

зультати дослідів не дозволяють оцінити вплив господарської діяльності

юдини на органічну частину ґрунту в цілому, оскільки вивчаються перш

за все кількісні зміни окремих компонентів гумусу. Кількісні ж зміни

не можуть не викликати за собою певних якісних змін гумусу у різних

ґр

нтах. Нажаль, доки ще не опрацьовані методи, які дозволяли б визна-

ати зв’язок між кількісними змінами і якістю гумусу у процесі окуль-

ту

рювання ґр

нтів, а також відношення цих змін до агрономічних влас-

ивостей ґрунтів. Отже, давно назріла необхідність знайти об’єктивний

показник, який міг би

загальнювати кількісні та якісні зміни г

згідно з агрономічними властивостями орних ґрунтів

ошуки такого показника успішно здійснені на кафедрі ґрунтознав-

тва Харківського НАУ. Багаторічними дослідженнями виявлено, що

окультурюваних ґрунтах порушується корелятивна залежність між