Лабораторна робота 7

Визначення вмісту гумусу

(об'ємний хромовий метод І. В. Тюрина)

Органічна складова частина гумусу являє собою складну систему різноманітних речовин, динамічність якої залежить від надходження до ґрунту рослинних решток і зміни їх під впливом різних груп мікроорганізмів та представників фауни.

Усю різноманітність органічних речовин ґрунту систематизують у дві групи. До першої належать продукти напіврозкладу і розкладу рослинних решток або життєдіяльності (обміну і ресинтезу) живого населення ґрунту. вона представлена речовинами індивідуального характеру – білками, амінокислотами, вуглеводами, органічними кислотами різної природи, жирами, восками, лігніном та ін. Разом органічні сполуки неспецифічної природи у мінеральних ґрунтах становить близько 10-15% загального вмісту органічних речовин.

До другої групи належать специфічні сполуки - власне гумусові речовини, які в мінеральних ґрунтах становлять 85-80 % загального вмісту гумусу.

Специфічні гумусові сполуки ділять на три основні групи: гумуінові кислоти, фульвокислоти та гуміни.

Гумінові кислоти – група речовин темного кольору, які виділяються з ґрунту лугами й осаджуються кислотами. Це найцінніша частина гумусу, вони мають велику вбирну поверхню і є основним фактором створення агрономічно-цінної структури. А також основним джерелом поживних речовин, передусім азоту для рослин.

Фульвокислоти – це гумусові речовини, жовтого або червонуватого кольору і які маючи високу кислотність руйнують ґрунтові мінерали, а продукти їх розкладу вимиваються в нижні шари ґрунту.

Гуміни – це комплексгумусових речовин, які містять гумінові і фульвокислоти у стані високої полімеризації та ущільнення.

Гумус – самий суттєвий і стійкий показник, який відрізняє ґрунт, як природно-історичне тіло від гірських порід. Завдяки гумусу в ґрунтах формуються специфічні властивості, які відсутні у масивно-кристалічних або слабко виражені у пухких осадових породах. В органічній речовині ґрунту зосереджені основні енергетичні ресурси для ґрунтових мікроорганізмів, фізичних, хімічних і фізико-хімічних процесів, потенційні запаси елементів живлення рослин і фізіологічно-активних речовин

Гумус грає винятково важливу роль в утворенні ґрунту і його родючості. Він поліпшує хімічні, фізико-хімічні та біологічні властивості ґрунту. Водні, повітряні, теплові і фізико-механічні властивості ґрунту тим кращі, чим вищий вміст гумусу. Гумус – джерело енергії для мікроорганізмів і біологічно активних речовин, посилює ефективність внесених добрив.

У дерново-підзолистих ґрунтах Полісся вміст гумусу складає 0, 5-2 % ваги ґрунту, в сірих опідзолених ґрунтах Лісостепу – 1, 5–2 %, в чорноземах може доходити до 10 % і більше, а в торфових ґрунтах гумус разом з іншими органічними речовинами складає близько 100% твердої фази ґрунту.

Чорноземи різного гранулометричного складу відрізняються за вмістом гумусу, табл. 19.

Вміст гумусу у чорноземах різного гранулометричного складу

(за М.О.Бекаревичем)

Кількісний вміст гумусу у верхніх горизонтах являється найважливішим показником при визначенні виду ґрунту, зокрема для чорноземів слабогумусованих вміст гумусу становить менше 4 %, малогумусних – 4-6 %, середньогумусних – 6-9 %, тучних – понад 9 %.

Для кількісної характеристики гумусу в ґрунті використовують показники його вмісту у процентах до маси ґрунту і запасів у 20-сантиметровому і метровому шарах у тонах на 1 га, табл. 20

20. Параметри вмісту і запасів гумусу в ґрунтах

(Гришина Л.А., Орлов Д.С., 1978)

Валові запаси гумусу у ґрунті – найбільш важливий критерій для визначення потенційної родючості ґрунтів, встановлення диференційованих норм внесення органічних і мінеральних добрив, гербіцидів та інших ґрунтових засобів захисту рослин.

При інтенсифікації землеробства особливе значення відіграє здатність гумусу знімати негативну дію високих доз мінеральних добрив і пестицидів. Збагачені гумусом ґрунти характеризуються підвищеною стійкістю водного, повітряного, поживного і теплового режимів, своєрідною буферністю по відношенню до факторів зовнішнього середовища, що зменшує залежність врожаїв від погодних умов і підвищує стабільність землеробства.

Оптимальні параметри вмісту гумусу в ґрунтах необхідно визначати стосовно до біологічних вимог вирощуваних культур до клімату, родючості ґрунту та зон їх вирощування. Так, для озимої пшениці, ячменю, кукурудзи, соняшнику кращі структурні, багаті на органічні речовини ґрунти. Картопля – культура пухких за гранулометричним складом супіщано-легкосуглинкових ґрунтів, в яких значно менше гумусу, ніж у важкосуглинкових та глинистих.

Прямих методів визначення загальної кількості гумусу в ґрунті немає. Непрямим прийомом визначення загальної кількості гумусу являється розрахунок його вмісту за кількістю вуглецю у ґрунті. Найбільш поширеним являється метод І.В.Тюріна, суть якого полягає в окислені гумусу титрованим розчином хромової кислоти і титриметричним визначенням невикористаного залишку останньої.

Хід аналізу:

1. На торзійних терезах береться наважка повітряно-сухого ґрунту, просіяного через сито з отворами в 0, 25 мм, в залежності від кількості в ньому гумусу.

Наважку ґрунту обережно, щоб не розпорошити, переносять на дно круглої колби ємністю 100 мл.

2. В колбу з наважкою за допомогою піпетки чи бюретки добавляють 10 мл. 0, 4 н розчину двохромовокислого калію (К₂Сг₂О₇), приготовленого в розведеній 1: 1 сірчаній кислоті. Обходитися з хромовою сумішшю під час усього аналізу треба дуже обережно і вести аналіз ретельно.

3. Розчин обережно, круговими рухами сколочують, після чого в колбу з розчином вставляють лійку, яка служить холодильником, і підігрівають. Після того, як почнуть виділятися з розчину пухирці (через 3-4 хв), потрібно відмітити час початку закипання. Кип’ятіння повинне продовжуватися 5 хвилин. Не треба допускати бурхливого кипіння, бо при цьому змінюється концентрація сірчаної кислоти, що призводить до розкладу хромової суміші, внаслідок чого результати аналізу можуть бути не точними.

4. Після кип'ятіння колбу з розчином охолоджують, доливають до половини об’єму дистильованою водою, додають 10 крапель дифеніламіну (або 10 крапель 85-процентної фосфорної кислоти) і вміст колби титрують 0, 2 н. розчином солі Мору до зміни червоно-бурого кольору розчину, через синій в брудно-зелений. Після появи синього кольору, титрування проводити необхідно дуже обережно, додаючи розчин солі Мору по одній краплі, ретельно перемішуючи рідину тому, що кінець титрування проявляється непомітно.

По закінченні титрування відзначають і записують кількість солі Мору, яке було витрачене на титрування.

5. Щоб визначити співвідношення між хромовою сумішшю та сіллю Мору необхідно провести холосте титрування. Для цього в колбу на 100 мл добавляють 10 мл 0, 4 н розчину К₂ Сг₂ 0₇ , потім туди ж насипають невелику кількість прожареного суглинку (для рівномірного кипіння) і прокип'ятити 5 хвилин.

Після охолодження суміші в колбу доливають до половини об’єму дистильовану воду, додають 10 крапель дифеніламіну і титрують так само, як написано вище.

6. Різниця між кількістю розчину солі Мору, витраченого на холосте титрування і кількістю того ж розчину витраченого на титрування залишку біхромату після окислення гумусу, визначає ту кількість солі Мору, що відповідає хромовій кислоті, витраченої на окислювання гумусу який міститься в відповідній наважці.

Встановлено, що 1 мл 0, 2 н. розчину солі Мору відповідає кількості хромової кислоти, котре окислює 0, 0010362 г гумусу або 0, 0006 г вуглецю (коефіцієнт Іщерякова).

Кількість гумусу у відсотках до сухого ґрунту визначають за формулою

,

де:

Г - вміст гумусу у відсотках на абсолютно-сухий ґрунт;

а - кількість солі Мору, витраченої на холосте титрування (пункт 5);

б - кількість солі Мору, витраченої на титрування залишку двохромовокислого калію (пункт 4);

100 - коефіцієнт перерахунку на, 100 г ґрунту;

КГ - коефіцієнт гігроскопічності (1, 03);

С - наважка ґрунту, г.

Висновок. Вказують на вміст гумусу у ґрунті, розраховують його запас в орному (0-20 см) шарі, дають оцінку отриманим результатам