Л.А. Воробьёва - Химический анализ почв

Л.А. ВоробьеваХИМИЧЕСКИЙАНАЛИЗпочвРекомендовано Министерством общего и профессиональногообразования Российской Федерации в качестве учебника длястудентов высших учебных заведений, обучающихся понаправлению и специальности «Почвоведение»ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА1998УДК 631ББК 40.3В 75Рецензенты:кафедра почвоведения и географии почвСанкт-Петербургского государственного университета;доктор сельскохозяйственных наук Н.Б. ХитровВоробьева Л.А.В 75 Химический анализ почв: Учебник.

— М.: Изд-во МГУ,1998. - 272 с. - ISBN 5-211-03973-4В учебнике рассмотрены особенности почвы как объекта химичес­кого анализа и показатели химических свойств почв и химических поч­венных процессов, теоретически обоснованы приемы исследования хи­мического состояния почв и интерпретации полученных результатов. Оха­рактеризованы показатели и методы определения элементного,вещественного, группового и фракционного состава почв, показатели испособы оценки подвижности соединений химических элементов в по­чвах, показатели и методы оценки кислотно-основных и катионообменных свойств почв.Для студентов почвоведов, экологов, агрохимиков, для аспирантов испециалистов, работающих в области исследования химического состоя­ния почв.УДК 631ББК 40.3Vorobyova L.A.Chemical analysis of soils: Textbook.

— Moscow UniversityPress, 1998. - 272 p.This textbook presents the soil as an object of chemical analysis. The in­dexes of soil chemical properties and processes are decribed, the ways of inves­tigation of soil chemical status and interpretation of obtained results are theo­retically based. Indexes and determination methods for the composition ofelements, substances, groups and fractions of substances, as well as indexes andmethods of evaluating of the chemical substances mobility in soils and acidalkaline and cation-exchange properties of soils are characterized.For students, specializing in pedology, ecology, agrochemistry, for post­graduate students and specialists studying chemical properties of soils.ISBN 5-211-03973-4© Л.А. Воробьева, 1998ПРЕДИСЛОВИЕПредметом изучения курса «Химический анализ почв»являются принципы и методы оценки химических свойствпочв и химических почвенных процессов.Химический анализ почв является одним из наиболееважных средств познания природы, генезиса и плодородияпочв.

Классификация и диагностика почв, оценка их мелио­ративных особенностей и плодородия, оценка пригодностипочв для использования в сельском хозяйстве, инженерностроительных, коммунальных и иных целях в той или иноймере базируются на результатах химического анализа почв.Благодаря большому значению химического анализа визучении почв ему на всех этапах развития почвоведенияуделялось много внимания. Разработка теоретических основхимического анализа и химической характеристики почв свя­зана с именами А.Н.

Сабанина, И.Н. Антипова-Каратаева,И.В.Тюрина, Н.П. Ремезова, В.А.Чернова, В.В.Пономаре­вой, А.В. Соколова, Д.Л. Аскинази, Н.И. Горбунова, Е.В. Аринушкиной и многих других исследователей. Их именами на­зывают разработанные ими методы анализа. Например,гумус в почвах определяют по Тюрину, обменные водород иалюминий — по Соколову, степень подвижности фосфатов —по Карпинскому и пр.С именами Н.Г. Зырина, Д.Н. Иванова, А.И. Обухова идругих исследователей связана инструментализация химичес­кого анализа почв. Она позволила ускорить темпы исследо­ваний, сделать их более объективными, расширить круг ре­шаемых задач.Но безусловно особый вклад в развитие теоретическихоснов и методов исследования почв внес К. К. Гедройц. В 1909 г.К. К.

Гедройц опубликовал краткое руководство по химичес­кому анализу почв, в 1923 г. вышла в свет его книга «Хими­ческий анализ почв», которая неоднократно переиздавалась ине утратила своего значения до наших дней. В ней не толькосистематизированы и теоретически обоснованы методы ана­лиза почв, но оценено влияние различных факторов на ре­зультаты анализов, рассмотрены основы их интерпретации.Современный этап развития химического анализа почвимеет свои особенности. В настоящее время большое внима­ние уделяется теоретическому обоснованию методов иссле­дования химического состояния почв и совершенствованиюприемов интерпретации полученных результатов.

Разработкаэтих вопросов во многом основывается на применении3аппарата химической термодинамики, и в частности теориихимических равновесий, к исследованию почв, т.е. базирует­ся на тех законах, которые студенты изучают в курсах анали­тической и физической химии.Использование термодинамических уравнений химичес­ких и физико-химических равновесий и их констант позво­ляет моделировать почвенные процессы, способствует выяв­лению механизмов их проявления, тем самым позволяя бо­лее объективно интерпретировать результаты исследованияпочвенных систем.В Московском университете первый курс лекций по хи­мическому анализу почв читал проф. Е.П.

Троицкий, затемпроф. Е.В. Аринушкина. В 1949-1952 гг. Е.В. Аринушкинойвыпущены учебные пособия по химическому анализу почв,которые в 1961 — 1970 гг. переиздавались. Будучи заведующимкафедрой химии почв, много внимания развитию и инструментализации практикума по химическому анализу почв уде­лял проф. Н.Г. Зырин.Автор данного учебника много лет читает лекции и ру­ководит работой практикума по химическому анализу почвдля студентов факультета почвоведения МГУ. На основе про­читанного курса были написаны «Лекции по химическомуанализу почв» (1978) и настоящий учебник.В основу построения учебника положена система пока­зателей химических свойств почв.

В каждой из его глав рас­сматриваются показатели и методы оценки одного из свойствпочв. При изложении материала предполагалось, что читате­лю известны основы теории классической аналитическойхимии и методов количественного анализа — химических иинструментальных. В учебнике рассматриваются лишь те ас­пекты теории методов, которые необходимы для пониманияособенностей анализа почв.Автор признателен сотрудникам практикума по хими­ческому анализу почв кандидатам биол. наук Т.А. Рудаковой,О.А. Амельянчик, Г.И.

Глебовой, О.В. Лопухиной за помощьв работе, а также А.В. Горобцу за помощь в подготовке руко­писи к печати. Автор благодарен доктору сельскохозяйствен­ных наук Ю.Н. Водяницкому за полезные советы.Автор глубоко признателен рецензентам — доцентуО. Г. Растворовой и другим сотрудникам кафедры почвоведе­ния и географии почв Санкт-Петербургского государствен­ного университета, руководимой профессором Б.Ф. Апари­ным, и зав. отделом генезиса и мелиорации засоленных почвПочвенного института им. В.В.Докучаева доктору сельско­хозяйственных наук Н.Б. Хитрову за проявленный интерес кучебнику и ценные замечания по его содержанию.Автор будет благодарен за любые замечания, сделанныепо содержанию учебника.ГЛАВА 1ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ХИМИЧЕСКАЯХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ.ПОНЯТИЯ И ПОКАЗАТЕЛИХимическая характеристика почв имеет особое значение врешении практически любых проблем почвоведения, агрохимии,мелиорации. Изменение свойств почв в процессе их естествен­ного развития, сельскохозяйственного использования, мелиора­ции, антропогенного загрязнения делает необходимым контрольхимического состояния почв и прогноз его изменения, основукоторых составляют результаты химических анализов почв.1.1.

Понятия и терминыОценивая химические свойства почв и химические почвен­ные процессы, можно получить представление о химическом со­стоянии почвы. Термин «состояние» по отношению к почвамприменяли Н.М. Сибирцев (1900) и К.К. Гедройц. К.К. Гедройц(1906) писал, что конечная цель изучения почвенной системы,как и всякой иной, заключается в том, чтобы уметь определять еесостояние при данных внешних условиях.Химическое состояние почвы можно рассматривать как сово­купность химических свойств почвы и протекающих в ней про­цессов. Количественное и (или) качественное описание химичес­кого состояния почвы представляет собой химическую характерис­тику почвы.Количественное описание химических свойств почв и хими­ческих почвенных процессов осуществляют с помощью разнооб­разных величин, или показателей химического состояния почв. Вкачестве показателей химического состояния почв рассматриваютопределяемые или расчетные величины, с помощью которыхможно оценить химические свойства почвы или протекающие вней химические процессы.

Анализируя почву, находят уровни,или величины показателей, характеризующих ее свойства и про­текающие в ней химические процессы.5Показателями химического состояния почв являются, напри­мер, массовая доля гумуса в почве, рН водной или солевой по­чвенных суспензий, массовая доля подвижных соединений хи­мических элементов в почве и многие другие. Величины этихпоказателей определяют, проводя химический анализ почв. Вкачестве показателей, получаемых расчетным путем, можно на­звать, например, степень насыщенности почвы основаниями.Степень насыщенности почвы основаниями рассчитывают порезультатам определения гидролитической кислотности и суммыобменных оснований.1.2.

Особенности почвы как объектахимического исследованияи показатели химического состояния почвПочву можно рассматривать как сложную химическую сис­тему, изучение свойств которой проводят на разных уровнях.Почву изучают как природное образование, состоящее из атомовразличных химических элементов, и в процессе исследованияопределяют их содержание. Это атомный или элементный уро­вень изучения состава почв.

В то же время почвоведы ставят пе­ред собой более сложные задачи и изучают состав почв на болеевысоких уровнях (ионном, молекулярном и пр.).Почва — сложный объект исследования. Сложность исследо­вания химического состояния почв обусловлена особенностямиих химических свойств и связана с необходимостью полученияинформации, адекватно отражающей свойства нативных почв иобеспечивающей наиболее рациональное решение как теорети­ческих вопросов почвоведения, так и вопросов практическогоиспользования почв.

Для количественного описания химическо­го состояния почв используют широкий набор показателей. Внего входят показатели, определяемые при анализе практическилюбых объектов и разработанные специально для исследованияпочв. Например, валовое (общее) содержание железа, марганца,фосфора, кремния, углерода металлурги определяют в чугуне истали, а почвоведы в почвах. Специфическими показателями,разработанными специально для оценки химического состоянияпочв, являются, например, обменная и гидролитическая кислот­ность, показатели группового и фракционного состава гумуса,степень насыщенности почв основаниями и др.Набор и соподчиненность показателей химического состоя­ния почв обусловлены особенностями почвы как химическойсистемы и как объекта практического использования.