способ оценки состояния каркаса органо-минерального геля почв

Формула изобретения

1. Способ оценки состояния каркаса органо-минерального геля почв, заключающийся в определении изменения свойств почв в процессе восстановления каркаса органо-минерального геля, отличающийся тем, что в качестве определяемых свойств используют суммарное изменение активности катионов или анионов, содержащихся в почве, для чего на поверхность почвы помещают ионообменную мембрану и измеряют величину диффузионно-адсорбционного потенциала, возникающего между мембраной и почвой.

2. Способ по п.1, заключающийся в помещении на поверхность почвы катионообменной мембраны.

3. Способ по п.1, заключающийся в помещении на поверхность почвы анионообменной мембраны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к методам определения свойств почв.

Известен способ оценки состояния почв по их структурно-механическим свойствам, в частности по определению прочности почв [1], заключающийся во взятии пробы 20-3 г почвы, освобожденной от корней, растертой резиновым пестиком и просеянной через сито 1 мм. После этого пробу помещают в чашку диаметром 12 см, тщательно перемешивают ее с дистиллированной водой до пастообразного состояния, плотно закрывают и через 24 часа определяют глубину погружения конуса из полированной нержавеющей стали весом 76 г, высотой 25 мм и углом при вершине 30 градусов. Если конус погружается меньше, чем на 10 мм, в пасту добавляют дистиллированную воду, определяя таким образом количество воды, соответствующее глубине погружения 10 мм. Свойства почв оценивают по количеству воды, необходимой для приготовления пасты, в которой конус погружается ровно на 10 мм.

Основным недостатком данного способа является длительность проведения экспериментов. При этом в процессе приготовления образца для проведения испытаний могут происходить изменения в структуре каркаса органо-минерального геля, что не позволяет этим методом изучать такую мобильную составляющую почв, как органо-минеральный гель.

Наиболее близким к заявляемому является способ оценки состояния почв по их электропроводности четырехэлектродным методом [2]. Использование четырехэлектродной схемы позволяет исключитьприэлектродные скачки потенциалов и проводить определение удельного электросопротивления почв с высокой точностью.

Основным недостатком применения данного способа для оценки состояния органо-минерального геля почв является необходимость проводить сравнение образцов, площадь контакта между частицами в которых одна и та же. Любое изменение площади контакта будет искажать результаты, что требует предварительной подготовки образцов при изучении изменения структуры органо-минерального геля почв в выбранных стандартных условиях. В лабораторных условиях подобное возможно, хотя и порождает определенные неудобства и накладывает ряд ограничений при проведении исследований. Определение же состояния каркаса органо-минерального геля образцов почв, отобранных в полевых условиях, практически невозможно.

Целью изобретения является повышение точности определения состояния каркаса органо-минерального геля почв. Данный параметр характеризует степень неравновесности состояния почв и поэтому особенно важен при проведении почвенных исследований.

Технической задачей изобретения является определение суммарной активности катионов или анионов в почвах.

Поставленная задача решается путем определения изменения свойств почв в процессе восстановления каркаса органо-минерального геля при использовании в качестве определяемых свойств суммарного изменения активности катионов или анионов, содержащихся в почве, для чего на поверхность почвы помещают ионообменную мембрану и измеряют величину диффузионно-адсорбционного потенциала, возникающего между мембраной и почвой. Для определения суммарной активности катионов на поверхность почвы помещают катионообменную мембрану, а для определения суммарной активности анионов - анионообменную мембрану.

Активность ионов в мембране значительно выше, чем в почве. Поэтому часть ионов переходит из мембраны в почву, возникает разность потенциалов между мембраной и почвой, препятствующая дальнейшему переходу ионов. Чем выше суммарная активность катионов или анионов в почве, тем меньшая разность потенциалов возникает между почвой и мембраной. Величина разности потенциалов позволяет оценивать изменения, происходящие с каркасом органо-минерального геля.

Техническая сущность изобретения заключается в том, что изменение свойств почв в процессе восстановления каркаса органо-минерального геля определяют, измеряя суммарное изменение активности катионов или анионов в почвах, измеряя разность потенциалов, возникающую между почвой и ионообменной мембраной, контактирующей с почвой.

Предлагаемый способ значительно упрощает и ускоряет оценку состояния каркаса органо-минерального геля почв.

Нижеследующий пример раскрывает суть предлагаемого изобретения.

Ионообменную мембрану помещали в 0,1 н. раствор КСl и выдерживали 10-15 минут. Промывали дистиллированной водой и помещали на поверхность почвы. В качестве измерительных электродов использовали стандартные хлорсеребряные электроды, контакт которых с объектами осуществлялся через загущенные агаром солевые мостики. Один из электродов помещался в почву, а другой контактировал с внешней поверхностью мембраны.

Исследование проводили на тепличном грунте. Его высушивали при 40°С до воздушно-сухого состояния, после чего добавляли дистиллированную воду до содержания, соответствующего его естественной влажности (70 вес.%), и тщательно перемешивали. Измерения проводили через различные интервалы времени, прошедшие после добавления воды. Время одного измерения составляет 1-2 минуты. Результаты представлены в таблице.

Таблица 1. Изменения ДАЛ от времени, прошедшего после добавления воды в тепличный субстрат.
Время, час	0	2	3	4	5	6	14	16	20	22	24
ДАП
КОМ, точка (в), мВ	71	73,7	75,8	76,3	78,9	79,2	79,1	79,1	79	79,2	79
АОМ, точка (в), мВ	-73	-73	-65,5	-60,6	-69,2	-74	-73	-71	-73	-72,2	-73,1
КОМ - катионообменная мембрана, АОМ - анионообменная мембрана

Известное решение в связи с суммированием поведения катионов и анионов при измерении электропроводности обладает малой точностью и не позволяет охарактеризовать изменения, происходящие со структурой органо-минерального геля.

Из полученных по предлагаемому методу данных отчетливо видно, что в интервале 2-6 часов контакта воздушно-сухого тепличного субстрата с водой происходит перестройка структуры органо-минерального геля, которая вызывает “всплеск” активности анионов и уменьшение активности катионов.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно повысить точность при изучении изменений, происходящих с каркасом органо-минерального геля почв.

Литература

1. Методическое руководство по изучению почвенной структуры. Под ред. И.В.Ревута и А.А.Роде. Л.: Колос, 1969. С.359-390.

2. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. М.: Высшая школа, 1973. С.343-357.