Для агрохимических целей подвергаются химическому анализу почвы, удобрения, поливные и грунтовые воды. Исследуемый материал предварительно подготавливают к анализу — высушивают, растирают, просеивают. В ряде случаев анализируют не все вещества, образующие данный материал, а лишь некоторые его составные части, извлекаемые тем или иным реагентом.
Для исследования больших масс материалов (почва, семена, удобрения и др.) берут небольшие количества их, которые называются образцами или пробами. При этом часто требуется определить среднее содержание элементов или веществ во всей массе материала. В этом случае отбирают так называемую среднюю пробу (средний образец, смешанный образец). Средней пробой данной массы материала называют небольшое количество его, по своему составу наиболее близко соответствующее среднему составу всего материала.
Химические реакции, служащие для количественных определений отдельных составных частей анализируемого материала, проводят обычно в растворах. Все водные растворы, применяемые в анализе, готовятся на дистиллированной воде. Концентрация растворов выражается различными способами.
В агрохимическом анализе исследуемый материал, особенно почву, часто не переводят целиком в раствор, а из него делают вытяжку растворами различных реактивов или дистиллированной водой. Необходимое условие получения вытяжки — тщательное перемешивание суспензии почвы с раствором реагента (или с водой).
Для определения количества усвоенных растениями элементов питания растительный материал минерализуют путем озоления (сжигания) сухим или мокрым способом.Сухое озоление — быстрый, но менее надежный способ, так как, с одной стороны, возможны потери фосфора, серы и калия, с другой — труднее достичь полноты сжигания органических веществ. Тем не менее при тщательном выполнении сухое озоление позволяет получить удовлетворительные результаты. Его проводят в фарфоровых тиглях, лучше с крышками. Наиболее удобны низкие тигли № 3 или 4, имеющие верхний диаметр соответственно 34 и 43 мм, высоту 25 и 33 мм. Тигли тщательно моют, а если в них есть плотно прилипшие остатки от предыдущих сжиганий, выдерживают или даже кипятят в «царской водке» или азотной кислоте под тягой.
При весовом анализе определяемую составную часть исследуемого материала отделяют от остальных составных частей и взвешивают или непосредственно, или после образования ею с тем или иным реактивом соединения постоянного состава.
Эти методы анализа основаны на сравнении окраски растворов разных концентраций.Далее, если два раствора, имеющие одинаковые коэффициенты экстинкции (то есть содержат одни и те же частицы окрашенного вещества), одинаково поглощают свет (то есть имеют одинаковую оптическую плотность), то произведения концентрации этих растворов на толщину слоя будут равны.
Коренное улучшение кислых почв достигается их известкованием для устранения главным образом избыточной кислотности. При внесении извести в кислую почву происходит ряд процессов, положительно влияющих на ее физико-химические свойства, а следовательно, и на рост растений.
Реакция почвы характеризуется концентрацией водородных ионов в почвенном растворе, которую обычно выражают не в граммах или грамм-эквивалентах на 1 л (как это принято для выражения концентрации какого-либо другого вещества или иона), а в условных единицах pH. Символ pH представляет собой отрицательный логарифм концентрации водородных ионов в растворе.
О потребности почвы в известковании до известной степени можно судить по растительности. Там, где растут дуб, бук, акация, шиповник, ежевика, известкование не нужно; наоборот, щавель, осоки, хвощи, мхи указывают на кислую реакцию почвы и потребности последней в извести.
При установлении необходимости химической мелиорации кислых почв важно знать не только абсолютную величину гидролитической кислотности, но и относительное содержание ионов водорода (обусловливающих эту кислотность) в почвенном поглощающем комплексе, характеризующееся соотношением между количеством имеющихся в почве ионов водорода и количеством других поглощенных катионов (оснований). Для установления указанного соотношения необходимо определить емкость поглощения почвы, то есть сумму всех поглощенных катионов .
Для определения отношения постоянных двух сосудиков в них наливают одинаковый раствор, например 0,01-нормальный или 0,02-нормальный хлористый натрий или калий, приготовленный из фиксанала. Затем погружают электроды в растворы, включают рубильник и устанавливают ползунок реохорда в такое положение, при котором звук в телефонах будет наименьшим. Разделив расстояние АП на расстояние ПВ, получают п.
Щелочность почвенного раствора зависит от наличия в нем свободных гидроксильных ионов (ОН ). Вызывается щелочность главным образом присутствием в почвенном растворе карбонатов и бикарбонатов щелочных и щелочно-земельных металлов, которые при взаимодействии с водой дают слабые кислоты и сильные основания, определяющие щелочную реакцию. Щелочность почвенного раствора может вызываться также гидролитически щелочными солями кремневой и органических кислот.
Для более точного определения конца титрования, особенно при малом содержании хлоридов, необходимо во время титрования окраску раствора сравнивать со «свидетелем», для чего берут такую же коническую колбочку с таким же объемом дистиллированной воды, в которую добавлено 1 мл хромовокислого калия.
Определив содержание солей в почве,( пользуясь таблицей 3, можно установить степень ее засбленности.Многочисленные лабораторные и полевые исследования показывают, что при обычно наблюдающихся в природе смесях солей общее содержание их в количестве 0,5—1% от веса сухой почвы является предельным, при котором культурная растительность уже не развивается. Вредное же влияние на качество и количество урожая начинает сказываться часто при наличии около 0,1% солей.
Высокая плотность солонцовых горизонтов в сухом состоянии и вязкость во влажном препятствуют нормальной механической обработке их, затрудняют проникновение корней растений и влаги в нижележащие горизонты, резко ухудшают водный и воздушный режим почвы. Присутствие в поглощающем комплексе солонцов поглощенного натрия, обусловливающего их основные химические свойства, делают эти почвы особенно неблагоприятными для сельскохозяйственного использования, так как при этом возможно содержание в почвенном растворе соды, очень вредной для культурных растений.
Достоинство данного метода заключается в том, что в качестве основного реактива в анализе используется то же химическое соединение — гипс, которое применяется для химической мелиорации почв в полевой обстановке.
Степень солонцеватости определяют по классификации И. Н. Антипова-Каратаева: если почва содержит поглощенного натрия в горизонте В меньше 5% емкости поглощения, почва несолонцеватая, 5—10%—слабосолонцеватая, 10—20% — солонцеватая, больше 20% — солонец.
Агрохимическая характеристика почв предусматривает определение содержания в ней основных питательных веществ — азота, фосфора и калия; они находятся в почве в виде усвояемых и неусвояемых растениями соединений. От степени обеспеченности почв такими соединениями этих элементов зависит эффективное плодородие почв.
В качестве источника азота для питания растений могут служить соли: азотной кислоты, аммония и азотистой кислоты.В последнее время стало известно об усвоении растениями органических азотсодержащих веществ — амидов и аминокислот, но их непосредственная роль в питании растений невелика. Количество нитритов в большей части почв (особенно в кислых) ничтожно мало, поэтому для характеристики обеспеченности растений почвенным азотом принято определять содержание нитратов и аммиака. Наиболее легко и быстро растения усваивают нитраты, поэтому содержание их в почве — основной показатель обеспеченности ее доступным для растений азотом.
Ход анализа. 25 г почвы помещают в колбу емкостью 250 мл, добавляют туда же около 5 г свободного от нитратов сульфата бария и 50 мл 2%-ного раствора уксусной кислоты. Одновременно определяют влажность почвы.
Извлечение аммиака из почвы. Поглощенный аммиак извлекают из почвы 1,0-нормальным раствором хлористого калия при соотношении 1: 10. Для этого берут 20 г почвы из тщательно перемешанной средней пробы с полевой влажностью и переносят без потерь в широко-горлую бутылку емкостью около 0,5 л. Туда же приливают при помощи мерного цилиндра 100 мл 1,0-нормаль-ного раствора хлористого калия, к которому добавлено 0,5 мл толуола (для предотвращения биологических процессов, могущих исказить результаты анализа). Одновременно берут 5—7 г почвы в бюкс для определения ее влажности путем высушивания в течение 6—8 часов при температуре 100—105°.
Принцип метода. Прибавление фенола к жидкости, содержащей ион аммония, вызывает интенсивную синюю окраску, пригодную для колориметрического определения аммиачного азота. Чувствительность метода достаточна для определения в 1 мл раствора 0,00002 мг NH3. Феноловый метод быстрее описанного выше, но менее точен. Препятствием для выполнения - анализа этим методом может служить лишь значительное содержание свободной кислоты. Для почв юга, юго-востока и сероземов Среднеазиатских республик он более предпочтителен, чем метод с использованием реактива Несслера, так как позволяет успешно определять аммиак в присутствии большого количества щелочно-земельных оснований и полутораокисей.
Принцип метода. Метод основан на обработке почвы на холоду 0,5-нормальным раствором серной кислоты с последующим определением общего количества азота, перешедшего в вытяжку. В этих условиях учитывают как минеральный азот (N№4 и Г т0 3), так и легкогидролизуемый органический азот (аминокислоты, амиды кислот, легкогидролизуемые группы белковых веществ), который условно рассматривают как непосредственный источник образования минеральных форм азота в почве в ближайшее время. Определение этой формы азота в карбонатных почвах не дает удовлетворительных результатов ввиду того, что часть кислоты расходуется на нейтрализацию углекислых солей.
Преобладающее количество фосфора в почве содержится в виде минеральных соединений, главным образом фосфорнокислых солей кальция, магния, алюминия и железа. Органические соединения фосфора имеют небольшой удельный вес в фосфатном балансе почв. Среди них преобладают нуклеиновые кислоты; имеется небольшое количество фитина и фосфатидов.
Для извлечения доступного фосфора из почвы по методу Кирсанова используют 0,2-нормальный раствор НС1 и сравнивают синее окрашивание,-получаемое от прибавления к солянокислой вытяжке молибденовокислого аммония (при помешивании оловянной палочкой), со стандартными растворами фосфата кальция. По мнению автора, 0,2-нормальный раствор соляной кислоты соответствует растворяющей силе корневых выделений растения. В вытяжку переходят все фосфаты кальция и большая часть фосфатов полуторных окислов, а также фосфор из апатита.
К. В. Веригина внесла в метод А. Т. Кирсанова два изменения. Первое связано с изменением подготовки образцового раствора, второе — с заменой оловянной палочки сухим восстановителем.Вместо обработки испытуемых и образцовых растворов в пробирках (после прибавления реактива Б) оловянной палочкой автор рекомендует вносить в каждую пробирку по 0,15—0,20 г сухого восстановителя, который готовят так: 50 г химически чистого хлорида аммония растирают в ступке с 1 г хлористого олова. В другой ступке растирают 10 г хлорида аммония с 0,1 г сульфата меди. Затем все содержимое первой ступки смешивают с 0,1 г массы из второй ступки. Полученную смесь хранят в склянке с притертой пробкой (при долгом хранении реактив портится). Результаты анализа выражают в миллиграммах Р2О5 на 100 г почвы.
Для извлечения из карбонатный почв доступных для растений фосфатов не рекомендуётся пользоваться кислотными растворителями, так как часть приливаемой к почве кислоты расходуется на нейтрализацию карбонатов. Поэтому Дасом в свое время было предлбжено извлекать доступный фосфор из карбонатных почв путем обработки их 1%-ным раствором К2СО3.
К — коэффициент влажности для перевода на абсолютно сухую почву.
Калий для растений так же необходим, как азот и фосфор. Различные растения для своего произрастания требуют определенного количества калия, который играет важную роль в их жизненных функциях. Картофель, сахарная свекла, столовые и кормовые корнеплоды, капуста, подсолнечник, гречиха, табак, травы, прядильные культуры в процессе роста и развития потребляют большее количество калия, чем зерновые и другие культуры. Однако недостаток калия резко сказывается как на качестве, так и на количестве урожая всех культур.
В основу метода положен принцип наименьших концентраций, состоящий в том, что осадок при осаждении калия кобальтнитритом натрия образуется до определенной концентрации калия в данном растворе. Эта наименьшая концентрация при определенной температуре в условиях осаждения — практически величина постоянная и легко определяемая. Зная наименьшую концентрацию образования осадка в условиях осаждения и степень разбавления вытяжки, легко вычислить содержание в почве обменного калия. Величины наименьших концентраций калия (в миллиграммах на 1 л), при которых уже не происходит выпадения осадка,- установлены экспериментальны ! путем и оказались равными цифровым значениям температуры в пределах 12—24°.
Доводят объем жидкости в пробирках до 5 мл прибавлением 1,0-нормального раствора N801. Для осаждения калия, в каждую пробирку прибавляют 0,1 г сухого реактива ЫазСо(]М02)б (реактив 3), встряхивая при этом раствор.
Когда вся суспензия из бутыли будет постепенно перенесена на фильтр и весь раствор отфильтруется, почву вместе с фильтром переносят без потерь обратно в бутыль и вновь заливают 200 мл углекислого аммония той же концентрации. Содержимое бутыли снова взбалтывают в течение 5 минут, затем отставляют на 1 час и, наконец, фильтруют. Опять такое же количество прозрачного фильтрата, как и в первый раз, переносят в ту же чашку и выпаривают.
Сельскохозяйственные культуры в процессе роста и плодоношения предъявляют определенные требования к условиям окружающей их среды. При достаточном содержании доступных форм питательных веществ и соответствующем соотношении их в почве, при оптимальных количествах тепла, света, влаги и других факторов культурные растения нормально растут, создают свойственное каждому из них количество органического вещества и имеют обычный здоровый вид. Недостаток каких-либо факторов, в том числе и питательных веществ в почве, вызывает в организме растений изменения, нарушения в обмене веществ, что очень быстро отражается и на внешнем виде растений.
Недостаток азота наиболее часто и сильно отражается на растениях. Общие признаки азотного голодания у многих из них следующие: замедленный рост, угнетенный вид, малый размер листьев и цветков (соцветий) и, что наиболее характерно, светло-зеленая, бледно-зеленая, желто-зеленая или даже желтая окраска (хлороз) листьев.
Недостаток фосфора чаще всего может наблюдаться при возделывании растений на почвах: 1) дерново-подзо-листых; 2) тяжелого механического состава; 3) плохо дренированных; 4) имеющих высокую кислотность или щелочность (карбонатность); 5) мало содержащих органического вещества, а также в других случаях на разных почвах, например при внесении больших норм азотных и калийных удобрений на фоне низкой обеспеченности доступным для растений фосфором.
Калийное голодание растений чаще всего может наблюдаться при возделывании их на песчаных, супесчаных, торфянистых, пойменных и некоторых других почвах (например, известкового происхождения или перегнойных), на сильноизвесткованных и суглинистых почвах нечерноземной зоны.
Недостаток магния чаще всего отмечается при возделывании растений на песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почвах, красноземах, а у плодовых пород и на некоторых суглинистых почвах. Магниевое голодание может усиливаться при внесении высоких доз хлористого калия, калийной соли, сульфата аммония (вследствие затруднения поступления магния при преобладании катионов калия и аммония), при увеличении кислотности почвы (вследствие затруднения поступления в растения и легкого вымывания). И, наоборот, магниевое голодание может быть ослаблено известкованием почвы и внесением нитратных форм азотных удобрений.
Недостаток кальция для растений наблюдается редко. В полевых условиях кальциевое голодание может наблюдаться на почвах, бедных кальцием: песчаных и супесчаных кислых, особенно при внесении высоких доз калийных удобрений, но и в этих условиях оно наступает позже, чем магниевое. Наиболее четко признаки кальциевого голодания отмечаются у картофеля, овощных и плодовых культур.
Недостаток бора для растений чаще наблюдается на почвах тундры, некоторых торфяных и дерново-подзолистых почвах, карбонатных, темноцветных (дерново-глее-вых), заболоченных, а также на кислых почвах после их сильного известкования и в других условиях (например, при длительной засухе).
К недостатку железа особенно чувствительны плодовые и ягодные породы — яблоня, груша, слива, персик, цитрусовые, виноград, малина и др.; железное голодание может наблюдаться также и у овощных и полевых культур — картофеля, капусты, томатов, кукурузы и других растений.
Анализ основан на свойствах нитратов, фосфатов, солей калия и магния, содержащихся в соке растений, давать с некоторыми реактивами окрашенные растворы, по интенсивности окраски которых в сравнении с окраской стандартных растворов или пятен можно судить о содержании названных неорганических соединений в растениях.
Метод дает возможность определять содержание в растениях неорганических, резервных форм основных элементов питания — нитратного азота, фосфора и калия и на этой основе устанавливать степень потребности культур в удобрениях (подкормках).
Сельскохозяйственные культуры в процессе создания урожаев потребляют из почвы различные количества питательных веществ, что связано с особенностями питания и агротехники отдельных видов растений, различиями в эффективном плодородии почв и климатических условиях и т. д.
Навеску вещества сжигают концентрированной серной кислотой в присутствии катализаторов. Образующийся при разрушении органического вещества аммиак при взаимодействии с серной кислотой связывается в сульфат аммония, который, в свою очередь, разрушается в отгонной колбе щелочью с выделением аммиака. Аммиак отгоняют на аппарате Кьельдаля в титрованный раствор серной кислоты, где он снова связывается в сульфат аммония. Остаток серной кислоты оттитровывают щелочью.
Потребляемые растениями из почвы фосфор, сера, калий, кальций, маший, железо и многие микроэлементы — бор, медь, цинк, марганец и др. выполняют в организме определенные функции и входят в состав растительных тканей. В отличие от углерода и азота, которые при сжигании растительного вещества улетучиваются, названные выше элементы остаются в золе, в связи с чем и получили название зольных элементов.
По весу образующегося осадка судят о количестве калия (с учетом соответствующих коэффициентов).Одновременно в химический стаканчик емкостью около 50 мл пипеткой вносят 5 мл осаждающего раствора Тананаева (реактив 4), приливают туда же пипеткой 25 мл анализируемого раствора из колбочки (слегка вращая стаканчик для лучшего взаимодействия) и, опорожнив пипетку, содержимое стаканчика продолжают пере-мстйивать стеклянной палочкой в течение 2 минут. Через 5 минут жидкость перемешивают еще 1 минуту, после чего оставляют содержимое стаканчика в покое на 1—2 часа.
Для определения кальция берут пипеткой 200 мл фильтрата, приливают 5 мл 30%-ного раствора едкого натрия (реактив 2), свободного от углекислоты (в присутствии солей аммония щелочи прибавляют больше, чтобы достигнуть pH 12) и 1—2 мл 2%-ного раствора сульфида натрия (реактив 3) для связывания металлов, мешающих определению. Затем в исследуемый раствор добавляют 0,1 г мурексида (реактив 4). Окрасившийся в красный цвет раствор титруют раствором трилона Б (реактив 5) до перехода окраски в фиолетовую; 1 мл последнего соответствует 4,008 мг Са.
В процессе жизнедеятельности растений в их организмах создаются органические вещества — белки, жиры, различные углеводы, которые в тех или иных количествах накапливаются в семенах, плодах, клубнях, корнеплодах и других органах, используемых человеком в пищу, на корм животным или в качестве сырья для промышленности. В зависимости от культуры и условий ее возделывания содержание названных веществ в урожаях подвержено значительным колебаниям. К питательной ценности растительной продукции, ее кормовым Достоинствам и качеству предъявляются определенные требования. В связи с этим для качественной оценки урожаев возникает необходимость в проведении их анализа на содержание белков, «сырого» протеина, жира, крахмала, сухих веществ. Ниже приводятся некоторые из методов определения этих веществ в растениях. Ориентировочное содержание их в урожаях отдельных культур представлено в таблице 4 приложений.
Принцип метода. Белковые вещества осаждают основной солью сернокислой меди — СивО-г Си (ОН) 2 при нагревании. Осадок белка отмывают от солей и растворимых азотистых веществ и сжигают концентрированной серной кислотой; аммиачный "азот отгоняют на аппарате Кьельдаля и учитывают при титровании.
В практике часто приходится устанавливать белковость кормов и оценивать их по этому показателю. Для точной оценки кормов по содержанию в них белков необходимо проводить определение в них белкового азота; для этого пользуются методом, изложенным в предыдущем разделе.
Принцип метода. Существуют различные способы определения содержания жира в растениях. Мы остановимся на методе обезжиренного остатка. Он состоит в экстракции жира из навески семян эфиром. Содержание жира определяют по разности между весом вещества до экстракции и весом его после обезжиривания, которое ведут в аппарате Сокслета или Еременко.
Принцип метода. Метод основан на способности глюкозы в щелочном растворе восстанавливать окисную медь в закисную. При взаимодействии раствора глюкозы с феллинговой жидкостью, содержащей медь, образуется осадок закиси меди, количество которого соответствует количеству сахара в растворе. Этот осадок растворяют сернокислым окисным железом в присутствии серной кислоты; окисное железо при этом окисляет медь и восстанавливается в закисное; закисное железо количественно окисляется перманганатом калия.
При расчетах следует иметь в виду, что удельное вращение для крахмала различных культур характеризуется следующими величинами: для пшеницы—182,7; ржи — 184,0; ячменя — 181,5; кукурузы — 184,6; проса — 171,4; гречихи — 179,5; картофеля — 195,4.
Принцип метода изложен на странице 92.Ход анализа. Образцы овощей (или других объектов) растирают на терке и через марлю отжимают сок (он может быть выжат также и ручным прессом). 2—3 капли сока помещают на нижнюю призму рефрактометра и проводят определение, как указано на странице 96.
В настоящее время в сельском хозяйстве применяется много видов удобрений. В связи с тем, что органические удобрения собирают непосредственно в хозяйствах и, учитывая, что они резко различаются по своим свойствам и внешнему виду, нет смысла определять их с помощью качественных реакций.
Цвет удобрения устанавливают путем тщательного осмотра. Принимается во внимание возможность его изменения при транспортировке и хранении.Влажность. При хранении в закрытом помещении одни удобрения остаются сухими и сыпучими, другие впитывают влагу вследствие высокой гигроскопичности (поглощения паров воды из воздуха).
Удобрение в воде не растворяется или растворяется незначительно; см. пункт 12.Раствор удобрения не выделяет аммиака; см. пункт 6.Раствор удобрения осадка не образует, хотя может дать муть; см. пункт 5.
В зависимости от условий производства удобрений, их транспортирования к месту потребления и хранения содержание питательных элементов в них подвержено значительным колебаниям. Знание же точного содержания действующего вещества в удобрениях необходимо как при оценке их качества, так и при расчетах норм для внесения в почву под ту или иную культуру.
В тарированный бюкс берут навеску удобрения, помещают в термостат, высушивают, охлаждают в эксикаторе и снова взвешивают; высушивание и взвешивание повторяют до постоянного веса. Величина навески, время высушивания и температура для разных удобрений рекомендуются следующие (табл. 16).
Минеральную кислоту (в данном случае азотную) учитывают титрованием щелочью. По ее количеству устанавливают процент азота в удобрении.Ход анализа. 2 г аммиачной селитры или 5 г сульфата аммония помещают в стакан емкостью около 200—250 мл и растворяют в 50 мл дистиллированной воды. Раствор фильтруют в мерную колбу емкостью 250 мл. Стакан несколько раз ополаскивают дистиллированной водой, сливая промывные воды через фильтр в ту же мерную колбу. Затем объем раствора в мерной колбе доводят дистиллированной водой до метки и хорошо перемешивают.
Принцип метода заключается в восстановлении нитратов до аммиака под воздействием сплава меди, цинка и алюминия в щелочной среде, последующей отгонке аммиака в аппарате Кьельдаля и его связывании титрованной серной кислотой.
Фосфор в суперфосфате содержится преимущественно в виде воднорастворимых солей фосфорной кислоты. Принимая во внимание, что эта форма фосфорной кислоты наиболее доступна для растений, а также, что при перевозках и хранении (особенно при неправильном) суперфосфата возможны потери, в первую очередь воднорастворимого фосфора, очень важно знать содержание перед внесением именно этой воднорастворимой формы солей фосфорной кислоты, в связи с чем и проводят анализ. К тому же нужно учесть, что определение всего количества так называемой усвояемой фосфорной кислоты более сложно и требует более дефицитных реактивов.
Для быстрого определения калия в калийных удобрениях можно рекомендовать тартратный метод.Остаток неизрасходованного на связывание калия битартрата натрия устанавливают титрованием щелочью. По разности между первоначально взятым количеством битартрата натрия и его остатком находят количество битартрата натрия, израсходованного на связывание калия, эквивалентное содержанию последнего в растворе удобрения.
Принцип метода изложен на страницах 83—87.Ход определения. Удобрение хорошо растирают в фарфоровой ступке. Методом, описанным на странице 18, отбирают пробу (0,5 г для хлористого калия, 1 г для калийной соли или сильвинита). Взвешивание ведут на аналитических весах.
Наиболее распространенное органическое удобрение — навоз. Это — полное удобрение, содержащее все элементы питания растений. В зависимости от вида животных, корма и подстилки, способа хранения, степени разложения и других условий навоз содержит разное количество питательных веществ.
Принцип метода. Органическое вещество навоза сжигают концентрированной серной кислотой в присутствии фенола, катализаторов и цинковой пыли. Азот навоза при этом переходит в аммиачную форму и с серной кислотой образует сульфат аммония. Аммиак отгоняют в аппарате Къельдаля в титрованный раствор серной кислоты. Остаток ее оттитровывают щелочью. По количеству серной кислоты, израсходованной на связывание аммиака, устанавливают содержание азота в навеске навоза.
По затраченному количеству перманганата судят о содержании калия в растворе.Ход анализа. 2 г воздушносухого или 5 г сырого навоза озоляют мокрым способом, как это описано на странице 47.По окончании озоления раствор в колбе охлаждают, осторожно приливают 100 мл дистиллированной воды и кипячением (под вытяжкой) удаляют азотную кислоту. Затем раствор фильтруют в мерную колбу емкостью 200 мл, осадок на фильтре промывают горячей дистиллированной водой, собирая промывные воды в ту же мерную колбу. По окончании промывания раствор в мерной колбе доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают взбалтыванием.
Вопрос о нормах удобрений для внесения под сельскохозяйственные культуры — центральный в агрономической химии и практике применения удобрений.К настоящему времени еще недостаточно изучены потребности отдельных видов растений в питательных веществах, содержание этих веществ в доступной для растений форме в различных почвах и возможности мобилизации или перевода их в доступную форму в отдельных почвенных разностях, а также не выяснены многие другие условия, необходимые для нормального питания растений. В связи с этим вопрос о нормах удобрений под ту или другую культуру для получения заданных урожаев не имеет пока еще точного решения.
Получение максимального выхода сельскохозяйственной продукции с земельной площади возможно при дифференцированном подходе к применению системы агротехнических приемов, способствующих повышению урожайности сельскохозяйственных культур, с учетом местных природных и хозяйственных условий.
Рекомендуется составлять для дерново-подзолистой зоны и серых лесных почв лесостепной зоны. Для составления картограммы используют данные определения кислотности (pH солевой вытяжки) в смешанных почвенных образцах. Эти данные наносят на план землепользования хозяйства в тех точках, где были взяты образцы почв. В результате этого выявляются площади почв с различной кислотностью. Между этими площадями проводят границы, то есть выделяют контуры почв, различающихся по кислотности (рис. 33).
Полную дозу извести можно также приближенно определить по величине pH солевой вытяжки (см. таблицу на стр. 122).В севооборотах с клевером и малым процентом льна и картофеля наибольшее повышение урожая может быть достигнуто при единовременном внесении полной дозы. В севооборотах же с большим процентом льна и картофеля рекомендуется вносить 0,25—0,5 дозы по гидролитической кислотности.
Составляют в хозяйствах с большим распространением солонцов (более 25% общей площади хозяйства) в том случае, когда эти почвы неоднородны по своим свойствам и характеристика их производственно важных свойств не может быть достаточно полно отображена на почвенной карте.
Составляется на основе анализа тех же почвенных образцов, которые брали для определения доступного фосфора. На отдельном плане землепользования хозяйства наносят данные, характеризующие содержание доступного калия на отдельных полях того или другого севооборота (рис. 36).
При распределении азотных удобрений прежде всего необходимо учитывать общие особенности почв отдельных зон. Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы слабее обеспечены азотом, чем суглинистые и глинистые.. Богаче всех азотом в дерново-подзолистой зоне дерновые, дерново-карбонатные, торфянистые, пойменные и темноцветно-дерновые почвы.
Картограммы агрохимических свойств почвы используются прежде всего для выбора наилучших форм удобрений и установления доз внесения их под различные сельскохозяйственные культуры. Исходными данными для обоснования норм и доз минеральных удобрений обычно - служат результаты соответствующих полевых опытов, проведенных научно-исследовательскими учреждениями нашей страны в различных почвепно-климати-ческих условиях.
Важнейшим мероприятием, обеспечивающим получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур в засушливых условиях, является орошение.Природные воды различных источников — рек, озер, колодцев, прудов, используемые для орошения, — это растворы сложного состава с содержанием растворенных веществ от нескольких миллиграммов до сотен граммов на литр. Наличие же большого количества некоторых растворенных в воде солей может прямо или косвенно оказывать вредное влияние на растение, отрицательно сказываться на солевом, питательном, водном режиме орошаемой почвы. Поэтому, прежде чем использовать воду для орошения, необходимо установить степень ее пригодности для этой цели. Содержание в ней различных солей определяют путем химических анализов.
Пробы воды для обычного анализа берут в двухлитровые бутылки. На каждую пробу составляют паспорт в двух экземплярах, который заполняют простым (графитовым) карандашом. Один паспорт наклеивают на бутыл-ку, другой привязывают к ее горлышку. В паспорт заносят следующие данные: 1) номер пробы, 2) район, село, совхоз, колхоз, 3) название водного источника (река, родник, скважина, колодец), 4) общая глубина колодца, скважины, 5) глубина взятия пробы, 6) дата отбора пробы, 7) фамилия отобравшего пробу. Данные паспорта заносят одновременно в специальный журнал.
Исследуемую воду (10 мл) помещают в пробирку и добавляют из капельницы четыре капли раствора азотнокислого серебра (реактив 1). Примерное содержание ионов хлора устанавливают по характеру образующейся белой мути или белому осадку.
Исследуемую воду в количестве 10 мл помещают в пробирку и добавляют к ней четыре капли раствора хлористого бария (реактив 2). Примерное содержание Э04 определяют по характеру образующейся белой мути или белому осадку.
В коническую колбочку помещают 25 мл исследуемой воды и прибавляют две капли фенолфталеина (реактив 3). Появление розовой окраски укажет на присутствие. в воде ионов СО!, .
При оценке качества воды и пригодности ее для орошения обращают оеобое внимание на количество хлористых, сернокислых и углекислых солей, в первую очередь натрия, так как эти соли, как правило, оказываются наиболее вредными для растений; определяют также временную и общую жесткость воды, обусловливающуюся солями кальция и магния.
Принцип метода. Тот же, что и при определении хлор-ионов в почвенных водных вытяжках (стр. 140—141).Примечания. 1. Титрование хлоридов по Мору не может быть проведено, если в исследуемой воде содержится свободный или связанный сероводород, так как при этом будет получаться сернистое серебро. Свободный сероводород может быть удален простым кипячением определенного количества воды. Сульфиды (связанный сероводород) могут быть разрушены перманганатом; при этом поступают так же, как указано ниже — при удалении окраски воды.
Принцип метода тот же, что и при определении сульфат-ионов в водной вытяжке из почвы (стр. 142).Примечание.Для предохранения от возможного образования углекислого бария реакцию нужно вести в подкисленном соляной кислотой растворе. Подкисление способствует также образованию более крупных кристаллов сульфата бария.
Ход анализа. В эрленмейеровскую колбу помещают 100 мл исследуемой воды, прибавляют к ней 1—2 капли метила оранжевого и титруют 0,1-нормальным раствором соляной или серной кислоты до появления оранжево-желтого окрашивания.
Жесткость воды зависит преимущественно от наличия в ней растворенных солей кальция и магния. Временная жесткость обусловливается бикарбонатами кальция и магния. Величина постоянной жесткости зависит от содержания главным образом сернокислых солей кальция и магния. Сумма первой и второй составляет общую жесткость.
В правильно выполненном анализе водщ сумма эквивалентов катионов равна сумме эквивалентЬв анионов.Зная содержание всех анионов и всех катионов (в миллиграмм-эквивалентах) за исключением натрия, по разности получают его содержание.
При оценке воды для орошения приходится учитывать большой и сложный комплекс условий. Влияние на культуры различной поливной воды будет зависеть не только от ее химического состава, но и от строения и состава почвы, дренированности поля, работы поливной системы, глубины залегания грунтовых вод и т. д. Однако химический анализ дает возможность в общем характеризовать поливную воду и даже предусмотреть некоторые необходимые мероприятия при пользовании ею.
Разработка проекта системы удобрения для севооборота предусмотрена учебным планом для студентов очного и заочного агрономических факультетов. Этот вид занятий является завершением курса агрономической химии.
В данном разделе студенту предоставляется возможность по выбору описать известный ему колхоз или совхоз, ферму или бригаду. При характеристике хозяйства следует указать размер занимаемой территории и привести экспликацию всех угодий (площади пашни, число севооборотов и размеры их полей; естественные сенокосы, пастбищные угодья, сады, огороды, усадьбы, лес, поймы, бросовые земли, целина, залежь). Необходимо также описать направление хозяйства, его экономику и энерговооруженность, состояние животноводства, указать число дворов и трудоспособного населения.
Наряду с характеристикой типа почвы или почвенной разности приводят показатели их агрохимических свойств: pH, содержание гумуса, в процентах; гидролизуемого азота, доступного фосфора и обменного калия, в миллиграммах на 100 г почвы; дают характеристику почв. Характеризуют также почву по степени насыщенности ее основаниями, сумме поглощенных оснований, гидролитической кислотности, механическому составу и другим показателям.
В соответствии с направлением хозяйства и перспективным планом его развития каждый колхоз, совхоз, бригада или ферма должны иметь соответствующие полевые, кормовые, а в некоторых случаях и специализированные севообороты.
К. А. Тимирязев неоднократно подчеркивал, что при возделывании любой культуры нужно прежде всего знать потребность растений. Свет и тепло притекают к ним в неограниченном количестве, количество же воды и питательных веществ чаще всего бывает ограничено, поэтому урожаи сельскохозяйственных культур сильно колеблются.
Применение минеральных и бактериальных удобрений имеет большие перспективы. Из года в год колхозы и совхозы все больше будут завозить таких удобрений, как сульфат аммония, аммиачная селитра, суперфосфат порошковидный, гранулированный и двойной, хлористый калий, 40 % -ная калийная соль и сернокислый калий, из бактериальных удобрений — азотобактерин, фосфоро-бактерин, нитрагин и др.
Распределение удобрений, вернее схему системы удобрения в севообороте, нужно представить в виде таблицы прилагаемой формы. В таблице синтезированы все данные, изложенные в рассматриваемых выше разделах.
Важнейшей задачей подготовки специалистов высшей квалификации является научить их практически применять теоретические знания по агрономическим дисциплинам, в том числе и агрохимии, в конкретных производственных условиях. Производственными базами для этого могут быть: учхозы, передовые колхозы и совхозы, опытные поля, сортоучастки, сельскохозяйственные опытные станции и агрохимлаборатории.
В вегетационных опытах растения выращивают в искусственных условиях — сосудах. Первым инициатором внедрения вегетационного метода в нашей стране был К. А. Тимирязев. Им в 1872 г. был построен в Петровской сельскохозяйственной академии первый в России вегетационный домик. Затем в 1896 г. К. А. Тимирязевым был построен небольшой вегетационный домик с шестью вагонетками на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде (ныне город Горький); в этом домике на живых растениях, развивавшихся на глазах у многочисленных посетителей выставки, демонстрировались основные приемы выращивания растения в водных и песчаных культурах с целью установления потребности в необходимых для их роста питательных элементах; изучалось также действие различных искусственных удобрений.
Гидропонный способ состоит в выращивании растений без почвы, на водно-минеральном растворе или на питательных смесях; в качестве субстрата чаще всего применяют различные материалы: гравий, гранитная щебенка, керамзит, перлит, вермикулит и др.
Полевой опыт является методом исследования, проводимого в природной (полевой) обстановке на специально выделяемом участке; цель его — агротехническая оценка различных видов, форм удобрений и способов внесения (отдельно взятых, в различных сочетаниях или в комплексе с другими приемами агротехники) по их влиянию на урожай сельскохозяйственных растений.
Производственное обучение студентов в учхозе должно быть организовано так, чтобы они несли полную ответственность за судьбу урожая. Для этого студентов разбивают на звенья по выращиванию высоких урожаев тех или других сельскохозяйственных культур и закрепляют за ними определенные площади посева. Во главе звеньев нужно ставить одного из студентов III курса, который и выполняет функции звеньевого или бригадира.
Производственная практика является важным звеном в подготовке специалистов высшей квалификации.Местом производственной практики обычно являются передовые совхозы, колхозы, сортоучастки, опытные учреждения, агрохимлаборатории. Желательно, чтобы студент в этих хозяйствах проходил практику, занимая должность помощника агронома или бригадира.
Прежде чем приступить к составлению плана применения удобрений, надо детально изучить почвы хозяйства, почвенно-агрохимические карты, материалы по эффективности удобрений, план завоза минеральных и накопления местных удобрений, размещение сельскохозяйственных культур в полях севооборота с учетом предшественников и другие местные условия.