Инструментальные методы исследования почв

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Лекция №1 – ВВОДНАЯ

Цели и задачи дисциплины Физика и химия почв

Понятие о почве и ее плодородии. Виды плодородия

Состав почвы

Инструментальные методы исследования почв

Литература:

1) Ковриго В. П., Кауричев И.С. и др. Почвоведение с основами геологии. – М: 2000-465с

2)Минеев В. Г. Агрохимия. – 2-е изд, перераб и допМ.: Изд-во МГУ, Изд-во Колос, 2004.-720 с.

3) Практикум по агрохимии / В. В. Кидин, И. П. Дерюгин, В. И. Кобзаренко и др. – М. : КолосС, 2008. – 599 с.

1. Цель дисциплины -формирование современных знаний и навыков о почве, ее строении, составе и свойствах, процессах образования, развития и функционирования, взаимосвязях с внешней средой, путях и методах рационального использования.

Задачи дисциплины:

- изучение происхождения, состава и свойств органической и минеральной части почвы, ее физических, химических, физико-химических и биологических свойств

- оценка свойств и режимов почв, уровня их плодородия по пригодности для возделывания основных сельскохозяйственных культур

- выработка умений пользоваться современной почвенной терминологией, лабораторным оборудованием, измерительными приборами, химической посудой и реактивами, применяемыми в аналитической практике при исследовании почвенных образцов, обобщать и правильно интерпретировать результаты анализов почвенных образцов.

2. Почва – это рыхлый поверхностный слой земной коры, который видоизменен и продолжает видоизменяться под воздействием биологических и атмосферных факторов и который в отличие от горных пород обладает существенным качеством – плодородием.

Горная порода–состоит из нескольких или одного минерала, занимающих значительное пространство.(гранит, базальт)

Минерал– природное химическое соединение, реже самородный элемент.

Образование почв из горных пород происходит под воздействием 2х процессов – выветривания и почвообразования.

Выветривание – это процесс разрушения и изменения горных пород и слагающих их минералов в условиях земной поверхности. Различают 3 типа выветривания:

1) Физическое (механическое крошение) -> Гор. П. à Рухляк

2) Химическое (разрушение Г.П. с изменением состава и образованием новых (вторичных) минералов.

3) Биологическое – механическое разрушение и химическое изменение породы под воздействием живых организмов и продуктов их жизнедеятельности.

Плодородие – способность почвы обеспечивать растения всеми необходимыми материальными факторами жизни.

Что же такое факторы жизни растений?

Факторы жизни растений:

Космические факторы – свет и тепло

Земные факторы – углекислый газ, кислород, H₂O, N, P, K, Ca и другие элементы.

6СО₂+6Н₂О+ свет+хлорофилл ––> С₆Н₁₂О6+6О₂

Для обеспечения растений земными факторами необходимо знать потребность в них растений, а для этого нужно знать состав растений.

Сухое в-во –––––95% орг. в-ва и 5% минеральных солей

Элементы, входящие в состав растений делят на:

макроэлементы (их содержится десятки % –0,01 %) –это
Органогены(С–45%, O–42%, H–6,5%, N–1,5%)+ Р, S, K, Na, Mg, Ca

и микроэлементы (0,001–0,00 001%) Mn, B, Cu, Zn, Mo, Co, Fe Из макроэлементов строятся организмы растений, а микроэлементы входят в состав различных ферментов, регулирующих обмен макроэлементов. Следовательно, макроэлементы нужны растениям в большом количестве, а микроэлементы – в малом.

Различают следующие виды плодородия:

– Естественное – присуще целинным почвам и характеризуется продуктивностью произрастающих на почве ценозов.

– Искусственное – характеризует изменения в свойствах почв, вызванные воздействием человека (рац. обработка, применение удобрений, СЗР). В чистом виде – при создании субстратов в теплицах.

– Эффективное (экономическое) является совокупностью естественного и искусственного плодородия, и реализуется в урожае сельскохозяйственных культур.

– потенциальное плодородие – характеризуется общим запасом элементов питания и взаимодействием других свойств почв, определяющих способность почв при наступлении благоприятных условий обеспечивать растения необходимым количеством элементов питания

Высокое потенциальное плодородие– у черноземов и торфяных почв.

Низкое – у дерново-подзолистых почв.

В настоящее время для повышения экономической эффективности с.-х.-производства технологии возделывания сельскохозяйственных культур должны иметь ресурсосберегающую направленность. Для этого растения следует располагать на почвах, свойства которых соответствуют биологическим требованиям растений.

Плодородие почвы складывается из физических, биологических и агрохимических параметров.

1) Физические параметры (свойства):

– общие физические свойства (плотность сложения почвы,

плотность твердой фазы,

пористость;

– физико-механические свойства – липкость, твердость, пластичность,

связность, сопротивление при обработке;

– водно-физические свойства – водопроницаемость, влагоемкость (ППВ, ВРК, ВУЗ, МГВ);

–агрофизические свойства( гранулометрический состав, структура, строение и мощность пахотного слоя);

2) Биологические параметры:

– содержание и состав органического вещества почвы (гуминовые-, фульвокислоты),

– почвенная биота,

– чистота почвы от сорняков, вредителей и болезней растений;

3) Агрохимические параметры

–щелочно-кислотные свойства почвы

– щелочность

– обменная кислотность (рН_KCl)

– гидролитическая кислотность

– поглотительные свойства почвы.

– сумма поглощенных оснований

– емкость катионного обмена

– обменный натрий (в солонцовых почвах)

– содержание и режим питательных веществ:

А) макроэлементов – Азота

– общее содержание азота (валовое)

– подвижных (минеральных) форм (нитратов, аммония)

– легкогидролизуемые формы

–Фосфора

– валовое содержание

– подвижные формы (извлекаемые разными вытяжками)

– Калия

– валовое содержание

– подвижные формы (извлекаемые разными вытяжками)

Б) микроэлементов

– валовое содержание

– подвижные формы (извлекаемые разными вытяжками)

В) солевой состав водной вытяжки (в засоленных почвах):

– Плотный остаток (общая масса солей),

– содержание анионов НCO₃^-, CO₃^2-, SO₄^2-, Cl^-, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺.

3. Состав почвы.Почва состоит из трех фаз:

- твердая фаза

- жидкая фаза (почвенный раствор)

- газообразная фаза (почвенный воздух)

Твердая фаза содержит основной запас питательных веществ для растений. Состоит на 90–99 % из минеральной части, и органической части. Минеральная часть состоит из частиц различных минералов (первичных и вторичных ) размером до 1 мм в диаметре.

Первичные минералы содержатся главным образом в виде частиц песка (0,05–1 мм), пыли (0,001–0,05 мм) и состоят из:

– полевых шпатов (60%), например, ортоклаза – КAISi₃O₈

– кварца (12 %) SiO₂

– амфиболов и пироксенов – 16,8 %

– слюд – 3,8% KAI₂(AISi₃O₁₀)(OH)₂

Из первичных минералов при их разрушении под влиянием химических процессов и жизнедеятельности организмов образуются вторичные (глинистые) минералы, обладающие большой поверхностью и поглотительной способностью:

– монтмориллонит- AI₂Si₄O₁₀(OH)₂*nH₂O

– каолинит AI₂Si₂O₅(OH)₄

– гидрослюды.

Жидкая фаза – почвенный раствор – наиболее подвижная и активная часть почвы, в которой совершаются разнообразные химические процессы и из которой растения непосредственно усваивают питательные вещества (соли).(0,05%). В разных типах есть особенности в составе почвенного раствора.

Инструментальные методы исследования почв

Методы количественного и качественного анализа почв подразделяются на химические, физико-химические и физические.

Химические методыанализа основаны на способности веществ почвы принимать участие в какой-либо специфической химической реакции. К химическим методам анализа относятся весовой (гравиметрический) и объемный.

Весовой метод основан на осаждении элемента или соединения в виде постоянного по составу труднорастворимого осадка без примеси сопутствующих ионов. Количество исследуемого элемента определяют по весу прокаленного осадка. В почвоведении этим методом наиболее часто пользуются для количественного учета Са, Mg, Fe, Al, P и особенно – Si, S. Метод применяется для анализа веществ, содержащихся в больших и средних количествах. Минимальные определяемые концентрации 10 ^-4%; погрешность 0,01 относительных процента. Преимущества – в небольших затратах средств и достаточной точности; недостаток – в большой затрате времени, невозможность определять малые концентрации веществ (микроэлементов).

Объемный (титриметрический) метод анализа основан на оттитровывании реагента, который связал определяемый ион в осадок или на определении избытка этого реагента, который при заданных условиях остался после образования осадка свободным в растворе. Расчет ведется по количеству титранта, пошедшего на титрование. Определяются Са, Mg, P, Si, Fe, N, C1. Минимальные определяемые концентрации до 10^-4%, погрешность 0,1–0,2 %. Преимущество в большой быстроте, по сравнению с весовым методом.

При исследовании почв наиболее широко распространены следующие объемные методы: нейтрализации, титрования растворами окислителей и восстановителей, комплексометрические.

Физико-химические методы –наиболее широко применяемые.Основаны на взаимодействии между составом системы и ее физическими и физико-химическими свойствами. Физико-химические методы подразделяются на оптические, электрохимические и хроматографические. Обычно решение аналитической задачи физико-химическими методами разбивается на следующие этапы:

1. Приготовление стандартных растворов (систем), отличающихся друг от друга только содержанием определяемого вещества.

2. Количественная оценка (измерение величины) некоторого свойства системы для каждого из стандартных растворов.

3. Графическое выражение установленной зависимости (построение калибровочного графика) в координатах: по оси абсцисс (x) – концентрация определяемого вещества, по оси ординат (y) – численное выражение данного свойства (аналитического сигнала).

4. Измерение выбранного свойства для исследуемого раствора и определение его концентрации по калибровочному графику или по формуле, соответствующей графику.

Физико-химические методы анализа классифицируются соответственно используемым свойствам системы. В оптических методах анализа используется связь между оптическими свойствами системы: 1) светопоглощением, 2) светорассеянием, 3) преломлением света, 4) вращением плоскости поляризации плоскополяризованного света, 5) вторичным свечением вещества и его составом.

К оптическим методам относятся соответственно: 1) колориметрический анализ; 2) нефелометрический и турбодиметрический анализ; 3) рефрактометрический анализ; 4) поляриметрический анализ; 5) люминесцентный анализ.

В электрохимических методах анализа используются: 1) измерение электропроводности растворов; 2) измерение величин равновесных электродных потенциалов; 3) наблюдение за процессом поляризации микроэлектрода; 4) измерение количества электричества, израсходованного при количественном электрохимическом превращении вещества. В соответствии с указанными признаками различаются следующие виды анализа: 1) кондуктометрический; 2) потенциометрический; 3) полярографический; 4) электровесовой.

Основой хроматографических методов анализа является использование различий в характере распределения различных веществ между двумя фазами. В настоящее время выделяют следующие основные виды хроматографии 1) ионообменная; 2) молекулярно-адсорбционная; 3) осадочная; 4) распределительная на бумаге; 5) газожидкостная распределительная; 6) адсорбционная газовая.

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 2462; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!