способ определения количества гипса для почв солонцовых комплексов

Формула изобретения

Способ определения количества гипса для почв солонцовых комплексов, включающий подготовку насыщенного водного раствора гипса, контактирование его с твердой фазой почвы, отделение с последующим определением нормы гипса по расчетному натрию, отличающийся тем, что подготовку насыщенного раствора гипса осуществляют путем настаивания в термостате при 28-30C до концентрации, когда при определении кальция на титрование 5 мл холостой пробы расходуется 14,90,1 мл 0,01 N раствора трилона Б, контактирование с твердой фазой почвы осуществляют при 20-30C в течение 2 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к химической мелиорации солонцовых почв.

Известен способ определения количества гипса, заключающийся в том, что определяют содержание обменного натрия в почве по методу Шолленбергера, затем рассчитывают норму гипса (1).

Однако этот способ требует учета доли водорастворимого натрия, определяемого по данным водной вытяжки, что существенно искажает содержание натрия в ППК, а также емкости поглощения (анализа длительного и трудоемкого). Кроме того, в годовом и сезонном аспектах это самый динамичный показатель и в значительной степени зависит от условий увлажнения и высушивания (табл. 1).

Известен способ определения нормы медиоранта по порогу коагуляции (3). Коллоидный раствор титруют насыщенным раствором гипса с помощью колориметра-нефелометра ФЭК-56 и титровальной приставкой ТПР со светофильтром 7. В процессе титрования измеряют оптическую плотность раствора, которая по ходу коагуляции коллоидов в связи с укрупнением повышается, достигая в конце коагуляции постоянной величины. Этот способ приемлем для почв с резко выраженными отрицательными водно-физическими и физико-химическими свойствами (солонцы многонатриевые).

Известен способ определения доз гипса методом донасыщения (модификация Березина и др.), основанный на учете количества кальция, который может поглотить из насыщенного раствора солонец и несолонцеватая почва (2). Этот способ по сравнению с методом Шолленбергера дает более устойчивые результаты (табл. 1).

Недостатком его являются завышенные дозы, особенно в мало- и средненатриевых солонцах, а также отсутствие единого надежного критерия при учете поглощения кальция несолонцеватой почвой. Как установлено в настоящее время, даже в пределах одной подзоны наблюдается сильное варьирование в поглощении кальция несолонцеватыми почвами.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту относится способ определения норм гипса по расчетному (вытесненному) натрию, описанный в модификации Березина (2). Он состоит в подготовке насыщенного раствора гипса в течение длительного времени (до одного и более месяцев в зависимости от температуры), контактирование его с твердой фазой почвы в течение суток, отделение с последующим определением норм мелиоранта по расчетному натрию - по разности между количеством поглощаемого кальция и вытесненного магния. По разнице в количестве кальция в холостой пробе и в фильтрате вычисляется величина поглощения кальция. Вытесненный магний рассчитывается по разнице в количестве трилона Б, пошедшего на титрование суммы кальция и магния и кальция. Определение нормы гипса длится 20-24 ч, не считая дополнительных операций (приготовление насыщенного раствора, подготовка почвы).

Указанный способ не обеспечивает точного определения норм гипса, так как не имеет ограничении по температуре, концентрации и времени взаимодействия вытеснителя с твердой фазой почвы. По мнению Березина и др. (2), этот способ не учитывает роли других катионов и возможности поглощения кальция в виде карбонатов.

Задача изобретения - повышение точности определения нормы гипса и унификации условий проведения способа.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения количества гипса для почв солонцовых комплексов, включающем подготовку насыщенного водного раствора гипса, контактирование его с твердой фазой почвы, отделение с последующим определением норм гипса по расчетному натрию, подготовку насыщенного водного раствора гипса осуществляют путем настаивания в термостате при 28-30^oC до концентрации, когда при определении кальция на титрование 5 мл холостой пробы расходуется 14,90,1 мл 0,01 N раствора трилона Б, контактирование с твердой фазой почвы осуществляется при 20-30^oC в течение 2 ч.

Заявляемая совокупность условий проведения анализа является существенной и позволяет унифицировать систему и избежать в какой-то степени дополнительного поглощения кальция, растворения гипса и карбонатов.

В отличие от прототипа, где подготовка насыщенного водного раствора гипса ведется в разном температурном режиме (зимой 15^oC - летом 20-22^oC) в заявляемом способе термостатирование при 28-30^oC стимулирует растворимость гипса. На четвертые сутки настаивания при 26-30^oC на титрование 5 мл холостой пробы расходуется 15,0 против 11,2 мл при 13-16^oC (табл. 2).

В соответствии с этим при низкой концентрации кальция в водном растворе гипса из почвы извлекаются гипс и карбонаты, при высокой часть его расходуется на вытеснение магния либо имеет эффект необменного поглощения кальция (табл. 3).

Как следует из данных табл. 3, в диапазоне концентраций кальция в холостой пробе 51,8-58,4 мгэкв (12,75-14,6 мл трилона Б) поглощения его из насыщенного водного раствора гипса мелиорированным солонцом не отмечается. Наоборот, фиксируется растворение внесенного мелиоранта - увеличение кальция в испытуемом растворе составило 6,4-1,4 мгэкв/100 г почвы. Дальнейшее увеличение концентрации кальция от 60,8 до 69,8 мгэкв (15,2-17,45 мл) приводит к необменному поглощению его в количестве 0,4-2,6 мгэкв/100 г почвы.

Таким образом насыщение кальцием водного раствора до концентрации 59,2-60,0 (14,8-15,0 или 14,90,1 мл) сводит к минимуму растворяющий эффект внесенного мелиоранта и отражает фактическую нулевую нуждаемость солонца в кальции. Это подтверждается и прямым определением обменного и водорастворимого натрия в фильтрате, количество которого составляет 0,52 мгэкв/100 г почвы и представлено преимущественно водорастворимым натрием (0,30 мгэкв/100 г почвы, табл. 3).

Использование в предлагаемом способе концентрации кальция, когда на титрование холостой пробы идет 14,90,1 мл трилона Б, снижает норму мелиоранта по сравнению с прототипом (15,4-16,1 мл): в солонцах с резко выраженными отрицательными свойствами (многонатриевые) на 22,7% (33,5 против 41,1 т/га), в малонатриевых - на 20% (8,9 против 10,7 т/га, табл. 4).

В предлагаемом способе использование двухчасового контактирования в температурном режиме 20-30^oС хотя и не является доминантой в общей совокупности признаков, однако, стабилизируя систему, позволяет избежать дополнительного поглощения кальция из насыщенного раствора гипса, ускорить и повысить точность определения нормы мелиоранта.

Из данных табл. 5 следует, что при суточном настаивании поглощение кальция почвой из насыщенного раствора гипса выше, равно как и выше количество вытесненного (расчетного) натрия по сравнению с двух-трехчасовым настаиванием: при 20^oС на 0,6, при 24^oС на 0,4 мгэкв/100 г) почвы или соответственно на 1,3 и 0,9 т/га гипса (солонец многонатриевый).

Это подтверждается прямым определением натрия в фильтрате за вычетом водорастворимого натрия водно-спиртовой вытяжки, где исключается растворение гипса и карбонатов в ходе анализа (табл. 6).

Таким образом, установленное количество натрия прямым путем (за вычетом водорастворимого, табл. 5, 6) и расчетное (по разности между поглощаемым солонцом кальцием и вытесненным магнием) практически не разнятся между собой (16,0 против 16,1 мгэкв/100 г).

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Навеску почвы 5 г, просеянной через сито диаметром 1 мм, помещают в плоскодонную колбу на 150-200 мл и заливают 100 мл насыщенного водного раствора гипса, подготовленного настаиванием в термостате при 28-30^oС с концентрацией, когда на титрование 5 мл холостой пробы расходуется 14,90,1 мл 0,01 N раствора трилона Б, взбалтывают 5 мин и ставят в термостат при 20-30^oС на 2 ч.

По истечении указанного времени взаимодействия суспензию фильтруют. В фильтрате определяют общепринятыми методами сумму кальция и магния и кальции в холостой пробе кальций.

Пo разнице трилона Б, пошедшего на титрование суммы кальция и магния и кальция в фильтрате, определяют количество вытесненного магния. Разница между содержанием кальция в холостой пробе и фильтрате дает количество поглощаемого кальция. По разности поглощаемого кальция и вытесненного магния определяют вытесненный (расчетный) натрий.

Величина расчетного натрия берется в основу расчета нормы гипса

N = 0,086 Na⁺ h d,

где N - норма гипса, т/га;

0,086 - масса мг.экв гипса, г;

Na⁺ - расчетный натрий, мг.экв/100 г почвы;

h - мощность мелиорируемого слоя, см;

d - объемная масса, г/см³.

Предлагаемый способ достаточно надежен, отличается быстротой и обеспечивает более высокую производительность результатов. По сравнению с прототипом дозу гипса можно определить за три человеко-часа против 20-24 человеко-часов.

Унификация условий проведения анализа по концентрации раствора, t^oС, времени взаимодействия дает экономически и экологически обоснованную норму гипса не только в многонатриевых, но и малонатриевых солонцах. В зависимости от солонцеватости по сравнению с прототипом экономия затрат на проведение мелиорации составляет от 4 до 23%.

Заявляемая совокупность признаков дает возможность определить не только норму гипса, но и проводить контроль за качеством гипсования, а также точнее определить норму гипса при повторной мелиорации и избежать влияния других катионов в ходе анализа.

Способ апробирован в лабораторных условиях и в полевых опытах солонцовых стационаров проблемной лаборатории по мелиорации солонцов Омского государственного аграрного университета.

Источники информации

1. Аринушкина Е.В Руководство к химическому анализу почв, 1962.

2. Березин Л.В., Градобоева В.Ф., Елкина В.С. Определение доз гипса для мелиорации солонцов методом донасыщения. Почвы Омской области и эффективность удобрений - Науч.тр. ОмСХИ, 1973, т.113 (прототип).

3. Парфенов А.И., Зорик Р.А., Способ определения количества мелиоранта для солонцовых почв. Авт. свид. 1541510. Заявка 4324773 от 8 сентября 1989 г.