ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЧВОГРУНТОВ НА СООТВЕТСТВИЕ ЗАЯВЛЕНОМУ СОСТАВУ

CHEMICAL ANALYSIS OF SOILS FOR COMPLIANCE THE DECLARED COMPOSITION

Ivan Medyannik

student, Department of Chemistry and Chemical technology, Amur state Univesity,

Russia, Blagoveshchensk

Galina Okhotnikova

scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences, associate professor, Amur state University,

Russia, Blagoveshchensk

АННОТАЦИЯ

В данной статье изложено исследование почвогрунтов трех разных производителей на соответствие заявленному составу. В ходе исследования был проведен качественный и количественный анализ первичных макроэлементов, микроэлементов, ионов тяжелых металлов: медь, свинец, железо и основных анионов, влияющих на развитие растений. Дополнительно исследованы основные водные свойства почвогрунтов.

ABSTRACT

This article describes a study of soils from three different manufacturers for compliance with the declared composition. The study carried out a qualitative and quantitative analysis of primary macronutrients, trace elements, heavy metal ions: copper, lead, iron and the main anions that affect plant development. Additionally, the main water properties of soils have been investigated.

Ключевые слова: почвогрунт, гигроскопическая влажность, коэффициент гигроскопичности, капилярная влагоёмкость, ионы, катионы, кислотность, макроэлементы, микроэлементы, почвенная вытяжка.

Keywords: soil base, hygroscopic humidity, hygroscopicity coefficient, capillary moisture capacity, ions, cations, acidity, macronutrients, trace elements, soil extract.

Высокий урожай любых сельскохозяйственных культур возможен только при условии полноценного и достаточного питания. Кроме света, тепла и воды, растениям необходимы питательные вещества. В состав растительных организмов входит более 70 химических элементов; из них шесть абсолютно необходимых – это органогены (углерод, водород, азот, кислород, сера и фосфор), зольные микроэлементы (фосфор, калий, кальций, магний, сера), а также железо и марганец.

Каждый элемент выполняет в растениях свои функции, и заменить один их них другим совершенно невозможно.

О дефиците того или иного элемента в почвах, а, следовательно, и в растениях, отчетливо свидетельствуют внешние признаки. Чувствительность каждого вида растений к недостатку необходимых элементов строго индивидуальна, однако имеются и некоторые схожие признаки. Например, при недостатке азота, фосфора, калия и магния страдают старые листья нижних ярусов, при нехватке кальция, серы и железа – молодые органы, свежие листья и точка роста.

Особенно отчетливо недостаток питания проявляется у высокоурожайных культур.

На состояние растений влияет не только недостаток, но и избыток ряда элементов. Он проявляется, прежде всего, в старых органах, и задерживает рост растений. Часто признаки недостатка и избытка одних и тех же элементов бывают схожими.

Ни для кого не секрет, что с наступлением весны люди начинают сажать различные овощные или цветочные культуры. Этим культурам, как и любым другим живым существам, для развития требуются различные химические элементы и их ионы, находящиеся в почве. В обычной для посевов почве содержание элементов очень сильно разбросано: каких-то меньше, каких-то, наоборот, – больше, что для растений не всегда хорошо. Особенно это плохо для цветочных культур, которым в период цветения может не хватать веществ для выработки специальных пахучих эфиров для привлечения насекомых-опылителей. Во избежание этих и других проблем в дачных магазинах продаются специальные почвогрунты для определенных типов цветочных культур. Но даже при покупке готового почвогрунта можно ожидать, что цветок либо не прорастёт, либо погибнет в процессе своего развития из-за нехватки в почве необходимых элементов. Поэтому исследование почвогрунта на соответствие заявленному на упаковке составу является актуальным.

Макроэлементы составляют 90-95 % сухой массы растений. На их долю приходится около 93,5 % сухой массы, в том числе, на углерод – 45 %, на кислород – 42 %, на водород – 6,5 %. Все элементы, содержащиеся в почвах, условно можно разделить на несколько групп: первичные и вторичные макроэлементы и микроэлементы.

Первичные макроэлементы поглощаются растениями из почвы. Основные проблемы питания растений возникают, в основном, из-за недостатка именно этих элементов, в первую очередь – азота и фосфора. Азот – важнейший элемент для развития растений, а именно, для образования белковых веществ, участвующих в фотосинтезе. Азот поглощается растениями в виде двух форм, аммонийной (NH₄⁺) и нитратной (NO₃^–). Фосфор присутствует в составе ядер клеток, ферментов, фитина, витаминов и прочих не менее важных соединений, участвует в процессах преобразования углеводов и азотосодержащих веществ.

Вторичные макроэлементы также поглощаются растениями в значительном количестве, однако их недостаток реже приводит к возникновению проблем с питанием растений, но, тем не менее, баланс этих элементов влияет на множество процессов. Сера входит в состав аминокислот – цистеина и метионина, играет важную роль как в белковом обмене, так и в окислительно-восстановительных процессах. Способствует образованию клубеньков на корневой части бобовых растений, а также клубеньковых бактерий, усваивающих азот из атмосферы. Железо в состав хлорофилла не входит, но участвует в окислительно-восстановительных процессах, крайне важных для образования хлорофилла. Играет большую роль в дыхании, поскольку является составной частью дыхательных ферментов.

К микроэлементам относятся медь, хлор, цинк в виде катионов и, как правило, растениям требуются лишь следовые количества этих элементов.

В качестве объекта исследования были выбраны образцы готовых почвогрунтов, представленные в таблице 1.

Таблица 1

Характеристика объекта исследования.

Определение объектов исследования было выполнено методом случайной выборки.

Основной массив исследований проводился анализом почвенной вытяжки, приготовленной по [4]. Полученные вытяжки являются темно-окрашенными.

Поскольку количественный состав большинства макро- и микроэлементов на упаковке не указан, определение ионов в пробах базировалось, в большинстве случаев, на протекании качественных реакций на соответствующие ионы.

Для определения карбонат-ионов проводилась качественная оценка их наличия в почвогрунте действием соляной кислоты с концентрацией 10 %, затем – по [5]. Результаты исследования представлены в таблице 2.

Таблица 2

Содержание карбонат-ионов

Определение хлорид-ионов проводилось методом качественной оценки, поскольку использование аргентометрического определения хлоридов [6] невозможно для темно-окрашенных вытяжек. Полученные результаты представлены в таблице А1.

Определение сульфат-ионов проводилось методом качественной оценки согласно [7] для темно-окрашенных вытяжек. Полученные результаты (таблица 3) позволяют сделать вывод о содержании сульфат-ионов в пределах 10,1 – 100,0 мл/л, что не превышает допустимых значений [14].

Таблица 3

Содержание сульфат-ионов

Определение нитрит- и нитрат-ионов проводилось методом качественной оценки на основании реакций взаимодействия нитрит-ионов с йодид-ионами в кислой среде и взаимодействия сульфата железа с нитрат-ионом в присутствии концентрированной серной кислоты с последующим образованием комплексного соединения железа [Fe(Н₂О)₅(NO)]SO₄. Полученные результаты представлены в таблице А1.

Определения фосфат-ионов проводилось методом качественной оценки на основании реакции взаимодействия фосфат-ионов с избытком концентрированного раствора молибдата аммония в присутствии концентрированной азотной кислотой с последующим образованием желтого кристаллического осадка (NH₄)₃H₄[P(Mo₂O₇)₆]. Полученные результаты представлены таблице А1.

Определения катионов железа проводилось методом качественной оценки на основании реакций взаимодействия катионов железа (II) с красной кровяной солью и взаимодействия катионов железа (III) с тиоцианатом аммония. Полученные результаты представлены таблице А1.

Определения катионов свинца проводилось методом качественной оценки на основании реакции взаимодействия катионов свинца с хроматом калия. Полученные результаты представлены таблице А1.

Определения катионов меди (II) проводилось методом качественной оценки на основании реакции взаимодействия катионов меди с концентрированным раствором аммиака. Полученные результаты представлены таблице А1.

Определение катионов цинка проводилось методом качественной оценки на основании реакций взаимодействия катионов цинка с сухим мурексидом и концентрированной уксусной кислотой в сильнощелочной среде. Полученные результаты представлены таблице А1.

Определение катионов аммония проводилось методом качественной оценки на основании реакций взаимодействия катионов аммония с раствором гидроксида натрия и последующим обнаружением выделяющегося аммиака, предварительно смоченной водой лакмусовой бумагой. Полученные результаты представлены таблице А1.

Определение кислотности почв проводится на основании [8]. Результаты определения представлены в таблице А1.

Полученные результаты проведенных исследований по содержанию различных ионов в почвах представлены в таблице А1.

Таблица А 1

Содержание ионов в исследуемых почвогрунтов

Примечание: «+» – установлено наличие иона; «–» – установлено отсутствие иона

Почвенная вода является жизненной основой растений, почвенной фауны и микрофлоры, получающих воду главным образом из почвы. От содержания воды в почве зависят интенсивность протекающих в ней биологических, химических и физико-химических процессов, передвижение веществ и формирование почвенного профиля, водно-воздушный, питательный и тепловой режимы, ее физико-механические свойства, то есть, важнейшие показатели почвенного плодородия. Следовательно, почвенная вода оказывает прямое и косвенное влияние на развитие и урожайность растений.

Водообеспеченность растений определяется не только количеством поступающей воды в почву, но и ее водными свойствами, способностью почвы впитывать, фильтровать, удерживать, сохранять воду и отдавать ее растению по мере потребления. В одинаковых климатических условиях при равной влажности почвы могут содержать разное количество доступной воды, что зависит от механического состава почв, структурного состояния, содержания гумуса и других показателей, предопределяющих их водные свойства. Поэтому создание благоприятного водного режима в почве – одно из важнейших условий получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур .

На основании вышеизложенного представляется целесообразным проведение анализа водных свойств и водного режима исследуемых почвогрунтов. Проведение анализа почвогрунтов базировалось на [9].

Результаты определения гигроскопической влажности почвы, максимальной гигроскопической влажности почвы и капиллярной влагоемкости почвы представлены таблице А2.

Таблица А 2

Водные свойства исследуемых почвогрунтов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В результате проведения испытаний готовых почвогрунтов было установлено следующее:

Почвогрунт № 1 не соответствует заявленному составу. Указанные в составе катионы железа и меди не обнаружены. Следовательно, при использовании данной почвы у растений будут наблюдаться проблемы в процессах биосинтеза хлорофилла, дыхании и обменных процессах. В остальных трех грунтах состав соответствует заявленному.

По водным свойствам (МГВ) почвы № 1, № 2 и №4 относятся к типу упеси. Показатели капилярной влагоемкости всех почв отличные, но влага в почвах № 1 и № 2 будет удерживаться недолго из-за быстрого испарения, поглощение влаги из воздуха низкое. При этом почвогрунт № 2 обладает лучшими характеристиками по сравнению с грунтом 1.

У почвы № 4 влага удерживается очень долго, поглощение влаги из воздуха и ее испарение низкое. Водные свойства лучше, чем у всех остальных трех почв.

Проба № 3 по водным свойствам (МГВ) относится к тонким пескам, влага почвы удерживается достаточно долго, несмотря на показатель капилярной влагоемкости, который ниже чем у первой и у второй пробы. Это связанно с небольшим испарением влаги из почвы. Поглощение влаги из воздуха довольно низкое.

Список литературы:

1. Белоусов, А.А. Почвоведение [Электронный ресурс]: электронный учебно-методический комплекс. / А.А. Белоусов; ФГОУ ВО Красноярский государственный аграрный университет, – Красноярск, 2016. – Режим доступа: http://www.kgau.ru/distance/2013/a2/008/02_02.html
2. Пестициды.ru [Электронный ресурс]: офиц. сайт. – Режим доступа: https://www.pesticidy.ru/
3. Власюк, П.А. Биологические элементы в жизнедеятельности растений: научное издание / П. А. Власюк ; АН УССР. Ин-т физиологии растений. – Киев: Наукова думка, 1969. - 515 с.
4. ГОСТ 27753.2-88. Грунты тепличные. Метод приготовления водной вытяжки ; введ. 1990–01–01.– СССР : Госстандарт СССР, 1990 – 4 с.
5. ГОСТ 26424-85. Почвы. Метод определения ионов карбоната и бикарбоната в водной вытяжке. введ. 1986–01–01.– СССР : Госстандарт СССР, 1986 – 4 с.
6. ГОСТ 26425-85. Почвы. Методы определения иона хлорида в водной вытяжке. введ. 1986–01–01.– СССР : Госстандарт СССР, 1986– 9 с.
7. ГОСТ 26426-85. Почвы. Методы определения иона сульфата в водной вытяжке. введ. 1986–01–01.– СССР : Госстандарт СССР, 1986 – 7 с.
8. ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, pH и плотного остатка водной вытяжки. введ. 1986–01–01.– СССР : Гос. комитет СССР по стандартам, 1986 – 4 с.
9. ГОСТ 28268-89. Почвы. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений. введ. 1990–06–01.– СССР : Гос. комитет СССР по стандартам  , 1990 – 6 с.
10. Минеев, В.Г. Агрохимия: Учебник./ В.Г. Минеев. – 2-е изд., перераб. и доп.– М.: Издательство МГУ, Издательство «КолосС», 2004.– 720 с.
11. Муравин, Э.А. Агрохимия.Учебники и учебные пособия для студентов средних учебных заведений./ Э.А. Муравин. – М. КолосС, 2003.– 384 с.
12. Петров, Б.А. Минеральное питание растений. Справочное пособие для студентов и огородников. / Б.А. Петров, Н.Ф. Селиверстов. – Екатеринбург, 1998. – 79 с.
13. Соколовский, А. А. Краткий справочник по минеральным удобрениям. / А.А. Соколовский; Т.П. Унанянц. – М., «Химия», 1977. – 376 с.
14. СанПиН 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания" : утвержден постановлением Глав. гос. санитарного врача 28 января 2021 г. : с изменениями на 30 дек. 2022г. – 975 с.