Л.А. Воробьёва - Химический анализ почв (1114635), страница 43

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 43)

Таким образом, при исследованиилегкорастворимых солей методы, в основе которых лежит взаи­модействие почвы с водой, используются как для оценки кон­центрации компонента в жидкой фазе, так и для оценки его со­держания в твердых фазах.Однако многие химические элементы в почвенных условияхв виде легкорастворимых солей существовать не могут в связи стем, что легко гидролизуются и выпадают в осадок в виде гидроксида или образуют труднорастворимые соединения, взаимодей­ствуя с почвенными "компонентами. В этих случаях концентрацияхимических элементов в почвенных растворах и в водных вытяж­ках связана не с количеством их легкорастворимых солей, а с ра­створимостью труднорастворимых соединений, ионообменными идругими процессами.

Поэтому, характеризуя состояние химичес­ких элементов в почвах, оценивая их концентрацию в жидких фа­зах, способность к миграции и доступность растениям, определя­ют специальные показатели их подвижности в почвах.8.1. Понятия и показателиТермин «подвижность» трактуется в литературе по почвове­дению неоднозначно, хотя он применялся Н.М. Сибирцевым поотношению к почвенным компонентам еще в прошлом веке.Подвижность иногда отождествляют с растворимостью соедине­ний; некоторые исследователи понимают под подвижностью долюхимического элемента, переходящего из почвы в вытяжку, от еговалового содержания и т.п.196В настоящем издании подвижность химических элементов впочвах рассматривается как их способность переходить из твер­дых фаз почвы в жидкую.

Показатели подвижности химическихэлементов в почвах предложены и теоретически обоснованы вработах отечественных и зарубежных исследователей (Карпинс­кий и др., 1955,1958; Aslyng, 1954 и др.). Подвижность характери­зуют показателями, позволяющими получить представление: 1) оконцентрации (активности) компонента в жидкой фазе почвы, 2) осодержании соединений, способных переходить из твердых фазпочвы в жидкую и обеспечивать в ней свойственную почвеннойсистеме концентрацию компонента, 3) о потенциальной буфер­ной способности почвы (ПБС) противостоять изменению концен­трации химического компонента в жидкой фазе при изменениивнешних условий, выносе или поступлении компонента в почву.В качестве показателей, характеризующих состояние хими­ческого элемента в жидкой фазе почвы, рассматривают его кон­центрацию (активность) в почвенных растворах или в близких кним по составу вытяжках (водных или солевых с низкой концен­трацией электролита) или рассчитывают химический потенци­ал — мольное изменение энергии Гиббса.

В практике исследова­ния почв определяют фосфатный, известковый, калийный, маг­ниевый, аммониевый, нитратный и другие потенциалы. Их расчетоснован на представлениях о доминирующем процессе, которыйконтролирует концентрацию химического элемента в жидкой фазепочвы. Так, расчет калийного потенциала основан на оценке ионо­обменных равновесий, расчет фосфатного потенциала — на оценкепроцессов осаждения—растворения фосфатов.Содержание или резерв соединений, которые способны пере­ходить из твердых фаз в жидкую и обеспечивать в ней свойствен­ный почвенной системе уровень концентрации элемента, может бытьопределен изотопнообменным методом, с помощью ионообменныхсмол или водной вытяжки, полученной при широком отношениипочва—вода.

Кроме того, для этой цели могут быть использованыменее строгие приемы, основанные на извлечении элемента вод­ными растворами солей, кислот, оснований, комплексообразующих веществ и др. Например, для определения содержания под­вижных соединений фосфора в почвах используют методы Кирса­нова, Чирикова, Труога, Ониани, Эгнера-Рима—Доминго и др.По отношению к рассмотренным показателям — концентра­ции химического элемента в жидкой фазе и содержанию его под­вижных соединений в почве — часто употребляют термины «фак­тор интенсивности» и «фактор емкости» (Карпинский, 1955, 1958;Lindsay, 1979).

Уровни факторов интенсивности оценивают еди­ницами измерения концентрации химического элемента в ра­створе (мг/л, ммоль/л), уровни фактора емкости — единицамиизмерения массы или количества вещества химического элемента197в массе почвы (мг/100г или кг почвы, ммоль/100г или кг поч­вы). Условно можно провести некоторую аналогию между фак­торами интенсивности и емкости и интенсивными и экстенсив­ными величинами. Интенсивные величины не зависят от объема,массы системы (например, температура, концентрация); экстен­сивные величины от размера системы зависят.

Хотя представле­ния о факторах интенсивности и емкости разрабатывались приисследовании кислотности, состояния фосфатов и калия в по­чвах, они могут быть применены и к другим элементам.Для оценки возможной концентрации фосфатов в жидкихфазах почв или для оценки степени подвижности фосфатов (фак­тора интенсивности) принято анализировать водные, 0,03 н. K 2 S0 4и 0,01 М СаС12-вытяжки из почв. Существенным преимуществомпрактического использования солевых вытяжек по сравнению сводными является возможность получения прозрачных фильтра­тов при анализе любых почв.

Эти вытяжки используют при оцен­ке степени подвижности фосфатов подзолистых и серых лесныхпочв, а также некарбонатных черноземов. При анализе этих почвдля определения запасов подвижных фосфатов может быть при­менен метод Кирсанова.Понятие о потенциальной буферной способности почвы поотношению к отдельным почвенным свойствам, по-видимому,введено С М . Драчевым (1928).

Обобщая исследования о мобиль­ности фосфатов в почвах, он писал, что значительно более инте­ресным представляется определение не концентрации фосфатовв почвенном растворе, а способность почвы поддерживать этуконцентрацию на известном уровне по мере потребления фосфа­тов биологическими агентами. Это свойство почвы можно обо­значить как буферность почвы в отношении фосфатов.Потенциальную буферную способность почвы часто оцени­вают по соотношению факторов емкости (Q) и интенсивности(ПБС = Q/I), которые в свою очередь находят по изотермам сорб­ции (Гинзбург, 1981; Медведева, 1975).

Обзор литературы и тео­ретическое обоснование применения химических потенциалов ипоказателей буферности почв с позиций химической термодина­мики даны Н.А. Канунниковой (1989).Сопряженное рассмотрение указанной совокупности показа­телей позволяет получить наиболее полную информацию о под­вижности химического элемента в почве и может служить осно­вой оценки возможной миграции элемента, поглощения почва­ми, доступности растениям.Правомерность использования солевых с низкой концентра­цией электролита и кислотных вытяжек для оценки возможнойконцентрации химического компонента в жидкой фазе и его за­пасов в твердых фазах рассмотрим на примере подвижности фос­фатов в почвах.1988.2.

Оценка подвижности почвенных фосфатовФосфаты в почвах присутствуют в виде труднорастворимыхсоединений. Легкорастворимые фосфаты в почвах, как правило,существовать не могут, так как реагируют со многими почвенны­ми компонентами с образованием труднорастворимых соедине­ний. Поэтому допустим, что концентрация фосфатов в жидкихфазах почв, водных и солевых (с низкой концентрацией электро­литов) почвенных суспензий ограничивается образованием—раст­ворением труднорастворимых соединений. Для идентификацииэтих соединений по составу вытяжек из почв рассчитаем гипоте­тические произведения растворимости индивидуальных химичес­ких соединений и сопоставим их с термодинамическими значе­ниями.

Если эти величины соответствуют друг другу, то можнополагать, что данное соединение участвует в равновесии твердыефазы почвы — раствор и ограничивает концентрацию химичес­кого элемента в исследуемой жидкой фазе почвенной системы.Результаты исследований показали, что концентрация фос­фатов в 0,01 М СаС12-вытяжках из дерново-подзолистых почвсоответствует растворимости фосфата алюминия и гидрофосфатамарганца. Гипотетические произведения растворимости этих со­единений, рассчитанные по составу вытяжек, соответствуют тер­модинамическим значениям.

При подкислении до рН вытяжек,равных 4, процесс, контролирующий концентрацию фосфатов ввытяжке, остается прежним, т.е. запас фосфатов алюминия и мар­ганца обеспечивает формирование насыщенного раствора этихсоединений и в более кислой среде, чем та, которая была свой­ственна почвенным суспензиям до их подкисления.Однако при определении содержания фосфатов методом Кир­санова 0,2 н. HCl-вытяжки из почв оказываются ненасыщеннымирастворами по отношению к гидрофосфату марганца и фосфатамалюминия и железа.

Это позволяет заключить, что весь запас от­носительно подвижных фосфатов извлекается из почв 0,2 н. НС1.Полученные результаты показывают, что сопряженный ана­лиз 0,01 М СаС12 и 0,2 н. HCl-вытяжек из почв позволяет датьсравнительную оценку возможной концентрации фосфатов вжидких фазах почв и запасов тех почвенных фосфатов, которыеэту концентрацию в жидких фазах почв обеспечивают. Такимобразом, эти показатели позволяют получить представление оподвижности фосфатов в некарбонатных горизонтах почв.Возможности практического использования факторов интен­сивности и емкости рассмотрим на примере оценки подвижнос­ти и доступности растениям фосфора некарбонатных чернозе­мов.

Для оценки подвижности фосфатов в почвах определяли ихконцентрацию в 0,03 н. К 2 50 4 -вытяжке (метод Карпинского—199Замятиной) и содержание подвижных соединений фосфора, из^влекая их из почвы 0,2 н. НС1 по методу Кирсанова. Доступностьфосфора растениям оценивали в условиях вегетационных опытовпо отзывчивости сельскохозяйственных культур на фосфорныеудобрения и по выносу фосфора из почвы растениями.При сравнении сильновыщелоченных тяжелосуглинистыхчерноземов, в разной степени удобрявшихся фосфором, в усло­виях вегетационных опытов наблюдается одинаково хорошее со­ответствие урожая овса, эффективности фосфорных удобрений ивыноса фосфора растениями как с концентрацией фосфора в со­левой вытяжке, так и с содержанием кислоторастворимых соеди­нений фосфора, которое было определено методом Кирсанова.Иная картина наблюдается при оценке подвижности фосфа­тов в разных генетических горизонтах почв или в черноземах раз­ных подтипов.

В табл. 14 приведены результаты вегетационногоопыта, который был заложен на черноземах разных подтипов.Эти почвы различались по запасам подвижных фосфатов, но имелиодинаково низкую концентрацию фосфора в солевой вытяжке.Результаты опыта показали, что урожаи овса находятся в соот­ветствии с низкой концентрацией фосфора в солевых вытяжках ине зависят от содержания его кислоторастворимых соединений (за­паса подвижных соединений). На всех почвах наблюдалась высо­кая прибавка урожая при внесении фосфорных удобрений.В то же время урожай гречихи — культуры, способной усва­ивать труднорастворимые фосфаты, напротив, соответствовалсодержанию кислоторастворимого фосфора в исследуемых по­чвах и не зависел от концентрации фосфора в водных и солевыхвытяжках из почв.Таблица14Подвижность фосфора и урожай овса и гречихив вегетационном опыте (зерно/общая масса)Подвюкностьфосс юраПочваконцент­рация в0,03 н.K,SO 4вытяжке,мг/лСильно выщелоченный 0,004черноземОбыкновенный0,009чернозем0,004Выщелоченныйкарбонатно-мицелярныйчернозем200запасы,мг/100 гпочвы,по Кир­санову1,54,610,9ГречихаОвесурожай,г/сосудNKприбав­каNPK урожаяотР, %4,8 14,211,8 30,16,0 16,118,0 35,43,1 7,910,4 22,3196168155урожай,г/сосудNKприбав­каNPK урожаяотР, %6,5 16,222,3 41,0— —15012,6 11,839,0 34,8-6—Таким образом, при исследовании подвижности и доступно­сти растениям почвенных фосфатов наибольшую информациюможно получить при определении, по крайней мере, двух пока­зателей подвижности, один из которых дает представление о воз­можной концентрации фосфатов в жидкой фазе почвы, другой —о содержании его подвижных соединений в твердых фазах.Однако при производственных обследованиях территорий под­вижность химических элементов в почвах характеризуют, как пра­вило, одним показателем — фактором емкости, оценивающим со­держание подвижных соединений химического элемента в почве.Для определения содержания подвижных соединений фос­фора в почвах используют разнообразные методы.

Характеристики

Список файлов книги