1

ДОСЛІДЖЕННЯ ҐРУНТУ

Пінчук Микола Олександрович, методист

Національного еколого-натуралістичного центру

учнівської молоді

Ґрунтознавство вивчає ґрунти, їх утворення (генезис), еволюцію, будову,

склад, властивості, закономірності поширення та шляхи раціонального

використання у різних галузях народного господарства, передусім у зв'язку з

формуванням головної властивості ґрунту – родючості.

В.В. Докучаєв дав вперше наукове визначення ґрунту, назвавши ним денні

(приповерхневі) горизонти пухких геологічних порід (будь-яких), природно

змінених сумісним впливом води, повітря та різного роду організмів (живих і

мертвих). Тим самим він сформулював «поняття про ґрунт як самостійне природно-

історичне тіло — продукт взаємодії: а) породи, б) клімату, в) рослинних і тваринних

організмів (біоти), г) рельєфу, д) віку країни». Живі організми, поселившись колись

вперше на геологічних породах, поступово перетворюють їх, акумулюють поживні

речовини, а після відмирання збагачують верхні горизонти порід елементами

живлення, новоутвореними органічними і мінеральними речовинами, які

використовуються наступними поколіннями біоти. Тому у приповерхневому шарі

земної суші поступово накопичуються елементи живлення, вода, повітря,

створюються всі екологічні умови для росту і розвитку вищих рослин, формуючи

цим головну, якісно найважливішу властивість ґрунту — родючість, яка відрізняє

його від геологічної породи.

Завдяки родючості ґрунти забезпечують усі умови для отримання необхідних

урожаїв вирощуваних культур. Тому В.Р. Вільямс (засновник агрономічного

ґрунтознавства) називав ґрунтом «поверхневий горизонт земної суші, здатний

продукувати урожай рослин». Вимога П.А. Костичева вивчати властивості ґрунтів

щодо потреб культурних рослин стала лейтмотивом сільськогосподарського

ґрунтознавства, заснованого О.Н. Соколовським.

Мета й завдання дослідження ґрунту визначаються його важливістю як однієї

з центральних природничих та агрономічних дисциплін, яка вивчає ґрунт

різнопланово.

2

Відбір і підготовка зразків ґрунту до аналізу

Для одержання достовірних даних про склад та властивості ґрунтів дуже

важливим є правильно взяти зразок ґрунту в полі і вміло його підготовити до

аналізу. Відбір ґрунтових зразків для аналізів проводять після описування

морфологічних ознак ґрунту в розрізах із виділених генетичних горизонтів або

шарів ґрунту, починати потрібно знизу. Відібрані проби висушують до повітряно-

сухого стану в добре провітрюваному приміщенні. Для цього ґрунт насипають

тонким шаром (1-2 см) на чистий папір, великі грудки подрібнюють руками. Для

прискорення сушки ґрунт декілька разів перемішують. Приблизно через 3-4 дні

ґрунт досягає повітряно-сухого стану. Висушені проби зберігають у сухому

приміщенні, в якому не повинно бути парів аміаку, кислот та інших реактивів.

Висушену пробу ґрунту зважують на технічних терезах, ретельно

перемішують, висипають на листок паперу, відбирають коріння, включення та

новоутворення.

Для відбирання середнього зразка ґрунт розрівнюють тонким шаром у вигляді

квадрату і ділять по діагоналі на чотири частини. Дві протилежні частини

висипають до коробки, додають у середину етикетку, а другу етикетку приклеюють

на стінку коробки.

Із залишеного на папері ґрунту беруть у паперовий пакетик пробу для

підготовки визначення гумусу та азоту. Ця проба береться до розтирання ґрунту в

ступці, тому що з розтертого ґрунту неможливо вибрати подрібнене коріння.

Пробу для визначення гумусу та азоту готують шляхом ретельного вилучення

всіх корінців та подрібнення до розміру 0,25 мм.

Ґрунт, що залишився, розтирають у фарфоровій ступці гумовим наконечником

пестика і просіюють через сито з отвором 1 мм. Частинки, що не пройшли через

сито, знову розтирають у ступці і просіюють через теж сито. Цю операцію

повторюють до тих пір поки на ситі не залишиться скелет ґрунту – кам’янисті

частинки розміром більше 1мм.

Скелет ґрунту переносять у фарфорову чашу, заливають водою, кип’ятять

протягом 1 години, потім переносять на сито розміром 1мм, промивають водою і

3

висушують. Скелетну частину ґрунту враховують при визначенні

гранулометричного складу.

Просіяний ґрунт знову перемішують, висипають на лист паперу, розрівнюють

тонким шаром і ділять на великі квадрати (4х4 см). Із квадратів рівномірно беруть

приблизно 10 г ґрунту для підготовки на валовий аналіз. Ґрунт, що залишився,

переносять знову до коробки або пакета і використовують для аналізів.

Методики підготовки зразків більш докладно буде викладено при проведенні

того чи іншого аналізу.

Лабораторна робота № 1

ВИЗНАЧЕННЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ ҐРУНТУ

Тверда фаза ґрунту складається з частинок різного розміру, які називаються

гранулометричними (механічними) елементами, а їх відсотковий або відносний

вміст - гранулометричним (механічним) складом. У залежності від хімічного складу

гірських порід, на яких утворився ґрунт, характеру їх вивітрювання і

ґрунтоутворення, гранулометричні елементи можуть бути різного розміру.

Гранулометричні елементи в залежності від своїх властивостей об’єднані за

розміром у фракції (табл.1).

Класифікація фракцій гранулометричних елементів (за Н.А. Качинським)

Назва фракцій

гранулометричних елементів

Розмір, мм

Каміння > 3 Гравій 3-1 Пісок крупний 1-0,5 Пісок середній 0,5-025 Пісок дрібний 0,25-0,05 Пил крупний 0,05-0,01 Пил середній 0,01-0,005 Пил дрібний 0,005-0,001 Мул грубий 0,001-0,0005 Мул тонкий 0,0005-0,0001 Колоїди < 0,0001

Найбільш великі частинки (понад 1 мм) – каміння і гравій – утворюють

ґрунтовий скелет, а частинки розміром менше 1мм – дрібнозем. Групу

4

гранулометричних елементів розміром більше 0,01 мм – «фізичним» піском, а групу

розміром менше 0,01 мм - «фізичною» глиною. Назва «фізичний» або «фізична»

означає, що частина ґрунту з такими розмірами мають схожі фізичні властивості з

піском або глиною.

Гранулометричні елементи мають різний мінералогічний та хімічний склад.

Найбільш крупні гранулометричні елементи (ґрунтовий скелет, «фізичний» пісок і

пил) представлені в більшості первинними мінералами (квари, полові шпати,

апатити, магнетит тощо). Найбільш мілкі гранулометричні (мул, колоїди)

представлені вторинними мінералами (каолініт, монтморилоніт, гіпс, мірабіліт

тощо). Вторинні мінерали визначають головні фізичні та хімічні властивості ґрунту, вони

є основними постачальниками елементів живлення рослин.

Мулиста фракція (< 0,001 мм) має найбільшу ємність поглинання поживних речовин,

перевищує у цьому в 10-15 разів пилуваті частинки і в 30-50 разів - піщані.

Характеризується мінімальною водопроникністю, але максимальною вологоємністю і

водопіднімальною здатністю.

Пилувата фракція (0,05-0,001 мм) відрізняється великим вмістом первинних

мінералів. Ґрунти з переважанням середнього та дрібного пилу – дрібноструктурні, мають

погану повітря- і водопроникність, але значну водопіднімальну здатність. При обробітку

вони спричиняють великий опір, проявляють значну липкість.

Піщана фракція (> 0,05 мм) має велику водопроникність, не пластична, не набухає.

Переважання в ґрунті піску спричиняє сильне спрацювання ґрунтообробних знарядь

праці.

Співвідношення між вмістом у ґрунті "фізичного" піску і "фізичної" глини лягло в

основу класифікації ґрунтів за гранулометричним складом (табл. 2).

2. Класифікація ґрунтів за гранулометричним складом для степового типу ґрунтоутворення (за Н.А. Качинським)

Вміст гранулометричних елементів, %

Назва гранулометричного складу < 0,01 мм > 0,01 мм

Пісок пухкий 0-5 100-95 Пісок зв'язаний 5-10 95-90 Супісок 10-20 90-80

5

Суглинок легкий 20-30 80-70 Суглинок середній 30-45 70-55 Суглинок важкий 45-60 55-40 Глина легка 60-75 40-25 Глина середня 75-85 25-15 Глина важка >85 <15

За гранулометричним складом ґрунти розділяються на легкі (піщані, супіщані),

середні (суглинисті) та важкі (глинисті). Такий розподіл базується на питомому опору

ґрунту ґрунтообробним знаряддям, на легких він становить 0,2-0,3 г/см2, важких - 0,6-0,7

г/см2, тобто глинисті ґрунти обробляються "важче", ніж піщані.

Знання гранулометричного складу ґрунту дозволяє в деякій мірі характеризувати

властивості ґрунту та його родючість. Найбільш цінними, з агрономічної точки зору, є

ґрунти, які містять приблизно однакову кількість «фізичного» піску та «фізичної»

глини, або це будуть ґрунти середньо- і важкосуглинкового гранулометричного

складу.

Для оцінки меліоративних властивостей гранулометричний склад є відправною

умовою для розрахунків відстані між відкритими каналами і дренами (при проектуванні

осушувальних та зрошуваних меліоративних систем).

Гранулометричний склад ураховується при проведенні зрошення по борознах, на

легких ґрунтах борозни розташовують із меншою відстанню між їх осями, ніж на

ґрунтах важкого гранулометричного складу.

Кількісне визначення вмісту в ґрунті гранулометричних фракцій називають

гранулометричним аналізом. Існує декілька методів визначення гранулометричного

складу, в їх основу покладені різні принципи. У польових умовах його визначають

візуально та на дотик. До лабораторних методів відносять просіювання на ситах,

відмулювання в проточній та стоячій воді, ареометричний метод (зміна щільності

суспензії за рахунок осідання взмулених частинок), центрифугування, розділення

частинок сухого ґрунту в струмені повітря, метод піпетки тощо.

Візуальне визначення гранулометричного складу ґрунту

Візуальні методи базуються на визначенні гранулометричного складу за

зовнішніми ознаками за допомогою органів чуття (на вигляд, на дотик,

роздавлюванням сухого зразка), тому ці методи називають також

6

органолептичними. Серед них розрізняють мокрий та сухий методи визначення

гранулометричного складу ґрунту.

Сухий метод. У польових умовах часто приходиться мати справу з повітряно-

сухими зразками ґрунту. Суху грудку або щіпку ґрунту розглядають на дотик,

кладуть на долоню і ретельно розтирають пальцями або роздавлюють у ступці.

Гранулометричний склад при цьому визначають за станом сухого зразка, відчуттям

при розтиранні та кількістю піску (табл. 3).

Мокрий метод. Зразок розтертого ґрунту зволожують до тістоподібного стану,

за якого ґрунт найбільш пластичний. У подальшому ґрунт розкочують на долонях у

кульку, потім у шнур товщиною 3 мм і пробують звернути кільце діаметром 3 см.

Гранулометричний склад визначають за пластичністю (табл. 4).

Результати візуального визначення гранулометричного складу ґрунту записують

до табл. 5.

ВИСНОВОК. Вказують повну назву гранулометричного складу ґрунту,

прогнозують його властивості та зазначають оптимальність.

3. Визначення гранулометричного складу сухим методом

Гранулометричний склад ґрунту

Стан сухого ґрунту Відчуття при розтиранні сухого зразка ґрунту

Пісок Сипучий Складається майже виключно із піску

Супісок Грудки слабкі, легко роздавлюються

Переважає пісок, дрібні частинки є домішками

Суглинок легкий піщаний

Грудки руйнуються з невеликим зусиллям

Переважають піщані частинки глини 20-30 %

Суглинок легкий пилуватий

Грудки неміцні При розтиранні відчувається шорсткість, глинисті частинки втираються в шкіру

Суглинок середній піщаний

Агрегати руйнуються із зусиллям, відчувається кутастість форм

Половина глини, піщані частинки ще добре розпізнаються

Суглинок середній пилуватий

Агрегати руйнуються з деяким зусиллям

Відчуття тонкого борошна зі слабопомітною шорсткістю

Суглинок важкий піщаний

Агрегати щільні, кутасті Піщаних частинок майже немає, переважає глина

Суглинок важкий пилуватий

Агрегати роздавлюються із зусиллям, мають гострі ребра

Відчуття тонкого борошна, шорсткості немає

7

Глина Агрегати дуже щільні, кутасті

Дуже тонка однорідна маса, піску немає

4. Визначення гранулометричного складу ґрунту мокрим методом

Ознаки Гранулометричний

склад ґрунту Кульки Шнура Кільця Пісок не утворюється не утворюється не утворюється Супісок утворюється не утворюється не утворюється Суглинок легкий утворюється утворюється не

стійкий, розпадається на частини

не утворюється

Суглинок середній утворюється утворюється з тріщинами і переломами

Суглинок важкий утворюється утворюється з тріщинами при надавлюванні

Глина утворюється утворюється без тріщин при надавлюванні

5. Визначення гранулометричного складу ґрунту візуальними методами

Сухий метод Мокрий метод

Структура, щільність агрегатів

Відчуття при розтиранні

Утворення кульки

Утворення шнура

Утворення кільця

Назва гранулометричного складу ґрунту

Лабораторна робота 2

ВИЗНАЧЕННЯ ЩІЛЬНОСТІ ҐРУНТУ

Масу одиниці об'єму абсолютно сухого ґрунту в непорушеному стані називають

щільністю ґрунту (синоніми: об'ємна вага, питома вага скелету ґрунту), вимірюється в

г/см3, кг/л, т/м3.

Щільність мінеральних ґрунтів коливається в межах від 0,8 до 1,8 г/см3. Величина

щільності ґрунту залежить від:

• гранулометричного та мінералогічного складу. У легких за гранулометричним

складом ґрунтів щільність більша, ніж у більш важчих.

• вмісту гумусу. Ґрунти з великим вмістом гумусу мають щільність 1,2-1,4 г/см3,

безгумусні нижні горизонти характеризуються більш високою щільністю – 1,6-1,8 г/см3,

щільність староорних торф'яних ґрунтів – 0,2-0,4 г/см3.

8

• структурного стану. Піщані безструктурні ґрунти мають щільність завжди більшу,

ніж глинисті ґрунти з більшим вмістом гумусу і добре вираженою грудочкуватою або

зернистою структурою;

• обробітку ґрунту. Розпущення ґрунту (оранка, культивація, фрезування тощо)

знижують величину щільності, а коткування, полив, випадання атмосферних опадів,

прохід с/г техніки, випас худоби – збільшують.

Оптимальність щільності визначаються гранулометричним складом ґрунту (табл. 6)

та біологічними особливостями с/г культур.

6. Оптимальні показники щільності для ґрунтів різного гранскладу

(А.Х. Бондарєв, 1985)

Гранулометричний склад ґрунту

Щільність ґрунту,

3Важко-, середньосуглинковий

1,0 -1,30

Легкосуглинковий 1,10-1,40 Супіщаний 1,20-1,45 Піщаний 1,25-16,0

Нижчі границі оптимальні для більш вимогливих культур (пшениця, ячмінь,

кукурудза, соняшник). Бавовник, люцерна, конюшина краще ростуть при більших

значеннях щільності орного шару. Особливо виділяється рис, для нормального росту

якого потрібна висока щільність кореневого шару. Для одержання високих врожаїв

коренеплодів та бульбоплодів необхідна щільність 1,1-1,2 г/см3.

Встановлено, що проникнення коренів рослин у шари ґрунту з щільністю 1,40-1,55

(1,60) г/см ускладнене, їх розвиток пригнічується, а при щільності більше 1,55 (1,60) г/см

ріст кореневих систем неможливий.

Збільшення щільності ґрунту в кореневому шарі на кожні 0,1 г/см3 призводить до

зростання запасів недоступної вологи на 10%, зниження врожаю зернових культур на

10-15%.

Чим сухіше ґрунт, тим більше пригнічуються рослини від підвищеної щільності,

тому за рахунок зрошення можливо частково компенсувати цей негативний вплив.

Від щільності залежать повітряні, водні, теплові та біологічні властивості ґрунту. З

ущільненням суглинкових і глинистих ґрунтів зменшуються пористість і об'єм пop

9

аерації, збільшується об'єм неактивних пop, у яких вода практично недоступна

рослинам, знижується швидкість фільтрації.

Знання щільності необхідне для генетичного аналізу ґрунту, визначення запасів води,

поживних речовин, солей, розрахунків поливних та зрошуваних норм, пористості,

об'ємів земляних робіт.

Для визначення щільності ґрунту існують декілька методів і приладів, в основі

яких лежать різні принципи:

• буровий - взяття зразка в непорушеному стані за допомогою циліндра-бура певного

об'єму;

• ріжучого кільця або циліндра - зразки ґрунту відбираються за допомогою

металічних стаканів (кільця, циліндри) відомого об'єму, що вдавлюються в стінки

розрізу;

• фіксажний - застосування різних речовин (парафін, спермацет, бакеліт, деякі

смоли), що фіксують взятий зразок ґрунту. Об'єм зразка визначається кількістю

витісненої ним рідини або гідростатичним зважуванням;

• піщаний і вазеліновий - вимірювання об'єму зразка ґрунту за допомогою

сипучих або рідких речовин. Зразок ґрунту при цьому беруть буром або ножем без

збереження природного складу. Вагу зразка визначають зважуванням, а об'єм -

заповненням пустоти, що утворилась після взяття зразка, сипучою або рідкою

речовинами.

Визначення щільності ґрунту методом парафінування (Пігулевського)

Визначення щільності ґрунту за цим методом складається з двох частин:

1. Визначення вологості ґрунту (%);

2. Визначення об'єму зразка та щільності в перерахунку на абсолютно сухий ґрунт.

7. Визначення вологості ґрунту № бюкса

Маса бюкса, г Маса сухого ґрунту,

г

Маса випаровуваної

води, г

Вологість ґрунту, %

пустого з ґрунтом

до сушіння

після сушіння

10

1 2 3 4 5 6 7

1.1. Беруть сухий, чистий бюкс. Номер, що знаходиться збоку або на дні бюкса,

заносять до табл. 7, кол. 1.

1.2. Зважують бюкс з точністю до 0,001 г (табл.7, кол. 2).

1.3. Зразок для визначення щільності ґрунту в непорушеному стані за допомогою

ножа закруглюють до форми, що нагадує картоплину середнього розміру. Ґрунт, що

зрізався із зразка, засипають у бюкс на ⅔ його об'єму або 20-30 г.

1.4. Після зважування (табл. 7, кол. 3) відкритий бюкс поміщають до сушильної

шафи на 4-6 годин при температурі 105-106°С для висушування до постійної маси.

1.5. Після висушування бюкс із ґрунтом охолоджують в ексикаторі і в

подальшому зважують (табл. 7, кол. 4).

1.6. Різниця між масами бюкса пустого і з ґрунтом після сушіння показує масу

сухого ґрунту (табл. 7, кол. 5).

1.7. Масу випаруваної вологи знаходимо як різницю між масами бюксу з ґрунтом

до сушіння і після сушіння (табл. 7, кол. 6).

1.8. Вологість ґрунту в вагових відсотках (табл. 7, кол. 7) розраховується за

формулою:

1002

1

т

тХ ,

де:

X - вологість ґрунту, %;

m1- маса випаровуваної води, г;

m2- маса сухого ґрунту, г;

100 - перевідний коефіцієнт у відсотках.

Робочою таблицею цього розділу є табл. 8

8. Визначення щільності ґрунту Маса, г Вологість

ґрунту, % вологого

зразка сухого зразка

зразка з парафіном на повітрі

зразка з парафіном у воді

Об'єм зразка,

см3

Щільність ґрунту, г/см

11

1 2 3 4 5 6 7

2.1. Очищений зразок ґрунту ("картоплину") обв'язують ниткою і зважують. Дані

заносять до табл. 8, кол. 2.

2.2. Після зважування зразок декілька разів занурюють у чашу з розплавленим

парафіном, температура якого на 2-3°С вища за точку плавлення, так, щоб зразок

рівномірно покрився парафіновою оболонкою. Після охолодження запарафінований

зразок зважують, дані заносять до табл. 8, кол. 4.

2.3. У подальшому зразок зважують у воді, щоб визначити його об'єм

гідростатичним зважуванням за законом Архімеда (тіло, занурене у воду, втрачає у вазі

рівно стільки, скільки – його об'єм). Для цього зразок ниткою прив'язують до коромисла

технічних ваг. Під коромисло поміщають на підставці широкий стакан із водою. Зразок

занурюють у воду так, щоб він не торкався стінок і дна стакану, а також не виглядав із

поверхні води, зважують, результат заносять до табл. 8, кол. 5.

2.4. У подальшому значення вологості ґрунту переносять із таблиці 7 (кол. 7) у

таблицю 8 (кол. 1) і проводять розрахунки:

• маси сухого зразка ґрунту за формулою:

х

ст

100

1100 ,

де:

m - маса сухого зразка ґрунту, г;

с1 - маса вологого зразка ґрунту, г;

х - вологість ґрунту, %;

100 - перевідний коефіцієнт у відсотках.

• об'єму зразка за формулою:

89,0

1232

ссссv

,

де:

v - об'єм зразка ґрунту, см3;

с1 - маса вологого зразка, г;

с2- маса зразка з парафіном на повітрі, г;

12

с3- маса зразка з парафіном у воді, г;

0,89 - об'ємна вага парафіну, г/см3;

• щільності ґрунту за формулою:

v

md ,

де:

d - щільність ґрунту, г/см3;

m - маса сухого зразка ґрунту, г;

v - об'єм зразка ґрунту, см3.

9. Оцінка щільності одного шару ґрунту (Кузнєцова, 1979)

Щільність ґрунту, г/см3

Оцінка

1,4-1,5; > 1,5 дуже щільний 1,3-1,4 щільний 1,2-1,3 ущільнений 1,0-1,2 оптимальний (культурна оранка)<1,0 пухкий (надмірно пухкий)

ВИСНОВОК. Вказують, який результат одержано, дають йому оцінку та в разі

потреби вказують на заходи з оптимізації щільності ґрунту.

Лабораторна робота 3

ВИЗНАЧЕННЯ ЩІЛЬНОСТІ ТВЕРДОЇ ФАЗИ ҐРУНТУ

Ґрунт як фізичне тіло складається з трьох фаз: твердої, рідкої і газоподібної.

Тверда фаза представлена мінеральними і органічними сполуками, рідка - ґрунтовим

розчином, а газоподібна - ґрунтовим повітрям.

Щільністю твердої фази ґрунту називають відношення маси твердої фази ґрунту

в сухому стані до маси рівного об'єму води. Вимірюється в г/см.

13

Наочно це можливо уявити наступним чином: якщо взяти сухий ґрунт і спресувати

його так, щоб не було пop, то якраз відношення маси ґрунту до маси води того ж об'єму і

є щільність твердої фази, або питома вага ґрунту.

Щільність твердої фази знаходиться в межах від 1,4 - 1,7 г/см3 - торф'яні ґрунти,

до 3,0 г/см3 – деякі скелетні ґрунти, червоноземи. У середньому щільність твердої фази

рівна – 2,50 - 2,65 г/см3. Величина щільності твердої фази ґрунту залежить від природи

складових частин: мінерали та органічна частина. Чим більше гумусу містить ґрунт, тим

менша щільність твердої фази. Так у чорнозему з вмістом гумусу 10,0% щільність

твердої фази ґрунту становить 2,4 г/см3, а при 2,3 % - 2,65 г/см3.

Величина щільності твердої фази не залежить від механічного обробітку ґрунту.

Величина щільності твердої фази ґрунту дає деяке уявлення про петрографічний

склад ґрунту і вказує на співвідношення мінеральної та органічної частин. Величину

щільності твердої фази використовують для розрахунків загальної пористості та при

виконанні гранулометричного аналізу ґрунту методом піпетки: розрахунок швидкості

падіння частинок за формулою Стокса.

Визначення щільності твердої фази ґрунту пікнометричним методом

Щільність твердої фази ґрунту частіше всього визначається за допомогою

пікнометра. Для визначення необхідно знати об'єм і масу твердої фази ґрунту. Об'єм

твердої фази ґрунту знаходять методом витіснення водою, взятої наважки ґрунту.

Пікнометр - це мірна посудина, що дозволяє вимірювати об'єм рідини з великою

точністю. Для цієї мети замість пікнометра придатна мірна колба.

Хід аналізу:

Робочою таблицею проведення аналізу служить табл.. 12.

1. На аналітичних вагах зважують 10 г сухого ґрунту, використовують пробу

ґрунту, у якій визначали вологість, просіюють через сито діаметром 1 мм.

2. Пікнометр місткістю 100 мл наповнюють дистильованою кип'яченою водою до

відмітки (за нижнім меніском). Пікнометр обтирають насухо фільтрувальним папером і

зважують (табл. 10).

14

10. Визначення щільності твердої фази ґрунту

№ пікно-метра

Наважка сухого ґрунту, г

Маса пікнометра з водою, г

Маса пікнометра з водою та ґрун-том, г

Щільність твердої фази ґрунту, г/см3

1 2 3 4 5

3. Із зваженого пікнометра виливають воду, залишивши третину об'єму.

4. За допомогою сухої лійки до пікнометра із залишками води обережно, без

втрат, переносять наважку ґрунту.

5. Для вилучення з ґрунту повітря, пікнометр з водою та ґрунтом протягом 30

хвилин кип'ятять. Слідкують, щоб з пікнометра при кип'ятінні не викидалась

суспензія, і в разі потреби доливають воду.

6. Пікнометр з водою і ґрунтом після кип'ятіння охолоджують у кристалізаторі до

початкової температури, потім доливають воду до мітки. Пікнометр обтирають

насухо фільтрувальним папером і зважують (табл. 12, кол. 4).

7. Щільність твердої фази ґрунту розраховують за формулою:

21 mcm

cD

,

де:

D - щільність твердої фази ґрунту, г/см ;

с - наважка сухого ґрунту, г;

m1 - маса пікнометра з водою, г;

m2 - маса пікнометра з водою та ґрунтом, г.

ВИСНОВОК. Вказують абсолютне значення щільності твердої фази ґрунту,

аналізують співвідношення між мінеральною та органічною частинами ґрунту.

15

Лабораторна робота 4

ВИЗНАЧЕННЯ ЗАГАЛЬНОЇ ПОРИСТОСТІ І ШПАРУВАТОСТІ

АЕРАЦІЇ ҐРУНТУ

Пористість – дуже важлива властивість ґрунту. Н.А. Качинський зазначав:

"Значення пористості в ґрунтових процесах винятково велике. У порах розміщуються і

пересуваються вода і повітря. У порах на поверхні твердих частинок проходить

мобілізація поживних речовин. У порах розміщуються коріння, мікроорганізми та все інше

живе населення ґрунту. Тому є можливість стверджувати, що від кількості та якості пop

значною мірою залежить родючість ґрунту". Важливе значення має і розмір проміжків.

Для забезпечення кращого водно-повітряного режиму необхідно, щоб у ґрунті були

проміжки більших розмірів (некапілярні), які зумовлюють водопроникність,

повітроємкість та повітропроникність, і менших – не більше як 0,1 мм (капілярні), від яких

залежить вологоємкість і капілярний рух вологи в ґрунті.

Сумарна кількість проміжків (капілярних і некапілярних) становить загальну

пористість ґрунту. Виражається пористість у відсотках до сумарного об'єму твердої фази

і об'єму всіх проміжків (капілярних і некапілярних).

Загальну пористість визначають за формулою:

1001

D

dP ,

де:

Р - загальна пористість, %;

d - щільність ґрунту, г/см3;

D - щільність твердої фази ґрунту, г/см3.

Співвідношення (d/D) становить об'єм твердої фази ґрунту, а за одиницю

приймають загальний об'єм фунту разом з проміжками.

Коли відома загальна пористість ґрунту і його вологість, можливо розрахувати

шпаруватість аерації, або повітроємкість, що виражається в об'ємних відсотках.

Шпаруватістю аерації називають сумарний об'єм пop, заповнених повітрям, в

одиниці об'єму. Її розраховують за формулою:

xdPPа . ,

16

де:

Ра. - шпаруватість аерації, %;

d - щільність фунту, г/см3:

х - вологість фунту.

Добуток вологості (у вагових відсотках) і щільності ґрунту визначає об'єм пор,

заповнених на даний момент водою (вологість в об'ємних відсотках). Різниця між

загальною пористістю і вологістю в об'ємних відсотках визначає шпаруватість аерації.

Для якісної оцінки загальної пористості суглинкових і глинистих ґрунтів

Н.А.Качинським запропонована шкала (табл. 11).

11. Оцінка загальної пористості ґрунтів

(за Н.А. Качинським)

Загальна пористість, %

Оцінка

>70 Надмірно пориста. Оранка пухка. 55 - 65 Відмінна. Культурний орний шар. 50-55 Задовільна для орного шару. <50 Незадовільна для орного шару.

40-25 Занадто низька. Характерна для ущільнених ілювіальних горизонтів.

Найсприятливіші умови для росту рослин створюються при загальній пористості 50

- 60% від усього об'єму ґрунту, некапілярній - 12,5-30% і капілярній - 30-37,5% та

співвідношенні між некапілярною і капілярною пористістю в межах 1:1 до 1: 3.

У ґрунті слід виділяти три види пор – між первинними частинками ґрунту

(гранулометричними елементами), між мікроагрегатами (<0,25 мм) і між

макроагрегатами (>0,25 мм). Капілярній пористості відповідають, як правило, дві перші

форми (між первинними частинками і мікроагрегатами), а некапілярній - третя форма

(між макроагрегатами).

Пористість у кількісному і якісному складі залежить від:

• гранулометричного складу ґрунту: чим важчий ґрунт, тим більша пористість, тим

більше капілярних пop;

• структури: у структурному ґрунті загальна пористість значно більша, ніж у

17

безструктурному, співвідношення між якісним складом пop оптимальне, у

безструктурному ґрунті переважають або капілярні, або некапілярні пори;

• вмісту гумусу: чим більший вміст гумусу в ґрунті, тим краща його структура.

У виробничих умовах пористість регулюють заходами обробітку (розпушування

або ущільнення), внесенням органічних добрив, зрошенням тощо.

ВИСНОВОК. Наводять дані загальної пористості, шпаруватості аерації,

співвідношення між видами пop. Дають їм оцінку. У разі потреби вказують на заходи з

оптимізації показників.

Лабораторна робота 5

ВИЗНАЧЕННЯ ВОДОСТІЙКОСТІ СТРУКТУРИ ҐРУНТУ

Під структурою ґрунту розуміють сукупність агрегатів, різних за величиною,

формою, стійкістю і зв'язністю.

Ґрунтовий агрегат - це сукупність гранулометричних (механічних) елементів,

з'єднаних між собою в результаті коагуляції колоїдів, склеювання, злипання.

Здатність ґрунту розпадатися на структурні агрегати називають структурністю

ґрунту.

Розрізняють два поняття структури ґрунту: морфологічне і агрономічне.

У морфологічному розумінні доброю структурою буде чітко виражена структура:

горіхувата, стовбчаста, призмовидна, пластинчаста тощо. Кожному генетично різному

ґрунту притаманна своя характерна структура, її формування тісно пов'язане з

ґрунтотворним процесом.

Агрономічна ціна – це така структура, яка забезпечує родючість ґрунту. Оптимальні

умови водного і повітряного режимів створюються в ґрунтах із дрібногрудочкуватою і

зернистою структурами.

Структуру ґрунту за розмірами агрегатів розділяють на:

• глибисту (агрегати > 10 мм);

• грудочкувато-зернисту, або макроструктура (агрегати 10 - 0,25 мм);

• мікроструктура (агрегати < 0,25 мм).

П.А. Костичев класифікував структуру ґрунту на водостійку (агрономічна ціна) і

неводостійку. Пізніше В.Р. Вільямс запропонував розрізняти дві властивості ґрунтових

18

агрегатів: зв'язність і міцність. Під зв’язністю розуміється здатність агрегату протистояти

механічній дії, а під міцністю - здатність агрегату протистояти розмиванню водою.

Найбільш цінними є водостійкі агрегати розміром 1-4 мм.

Зв'язність ґрунту залежить від кількості мулуватих, особливо колоїдних частинок.

Міцність агрегату залежить тільки від якості перегною, вона зумовлена цементацією

гранулометричних елементів свіжоосадженим перегноєм. Агрегат може бути зв'язним, але

не міцним: якщо взяти грудочку сухої глини, його важко розруйнувати рукою, але, якщо

покласти в воду, він швидко розпадеться на складові – його гранулометричні елементи.

Структура ґрунту є одним із головних факторів його родючості. У структурному

ґрунті створюються оптимальні умови водного, повітряного і теплового режимів, що в

свою чергу зумовлює розвиток мікробіологічної активності, мобілізацію і доступність

поживних речовин.

Структурний ґрунт має високу пористість і вологоємність, він глибоко промочується

водою. Атмосферні опади, поливна вода повністю поглинаються фунтом, поверхневий

стік відсутній, виключені ерозійні процеси. У вологому структурному фунті завдяки

капілярам у середині агрегатів і пop аерації одночасно суміщаються анаеробні і

аеробні процеси.

У безструктурному розпиленому ґрунті важкого гранулометричного складу

створюється несприятливий фізичний режим. Вода і повітря в ньому є антагоністами.

Пористість і вологоємність незначні. Такий фунт погано поглинає вологу, стік по

поверхні призводить до ерозії. Навесні і восени в такому ґрунті пори повністю заповнені

водою, а повітря в ньому відсутнє. З підвищенням температури завдяки мілкопористості

відбуваються інтенсивне випаровування води і висушування фунту на велику глибину.

Після поливу або дощу поверхня безструктурного фунту запливає, різко підвищується

липкість. При висиханні такий ґрунт сильно ущільнюється, на поверхні утворюються

кірка, тріщини, що затрудняють ріст і розвиток рослин.

Основними факторами утворення водостійкої структури фунту є: високий вміст

гумусу, колоїдів, наявність у ГВК кальцію і магнію.

Метою структурно-агрегатного аналізу ґрунту є визначення кількісного і якісного

складу агрегатів. Аналіз складається з двох частин:

1. Сухого просіювання ґрунту;

2. Мокрого просіювання (просіювання ґрунту у воді).

19

Для визначення міцності структури використовується повітряно-сухий ґрунт

нерозтертого зразка.

Хід аналізу:

1. Сухе просіювання 12. Результати сухого просіювання ґрунту

Розмір фракцій агрегатів,

мм

Маса фракцій, г

Відсотковий вміст фракцій

Склад середньої наважки, г

1 2 3 4 >10 10-7 7-5 5-3 3-2 2-1

1-0,5 0,5 - 0,25

<0,25 Всього 500 100 50

1.1. На технохімічних вагах береться наважка 500 г ґрунту.

1.2. Наважка просіюється через набір сит діаметром отворів 10, 7, 5, З, 2, 1, 0,5 і

0,25 мм.

1.3. Кожна виділена фракція структурних агрегатів збирається окремо на листи

паперу і зважується, результати заносяться до табл. 12, кол. 2.

1.4. Розраховують відсотковий вміст фракцій структурних агрегатів (табл. 16, кол. 3).

Для прискорення розрахунків відсотковий вміст фракцій знаходять діленням маси

фракції на 5.

1.5. Для подальшого визначення водостійкості структурних агрегатів із кожної

фракції (крім < 0,25 мм) відбирають середню наважку, що дорівнює 1/10 від ваги фракції

(табл. 12, кол. 4).

1.6. Всі відібрані фракції зсипаються в одну велику чашу.

2. Мокре просіювання

2.1. У чашу з середньою наважкою заливається вода до повного покриття і

20

витримується в такому стані протягом 1 години.

2.2. Після годинної витримки чаша зі структурними агрегатами переноситься у велику

посудину з водою, в якій занурений набір сит з отворами (верхнє – 1 мм, потім 0,5 і 0,25

мм). У воді чаша перевертається, і ґрунт попадає на верхнє сито.

2.3. Проводиться "мокре" просіювання ґрунту. Для цього набір сит у 10 разів швидше

опускають вниз і повільно підіймають вверх так, щоб верхнє сито не виступало на

поверхню води. Відбувається "просіювання" ґрунту струменем води.

2.4. Зібрані на ситах водостійкі агрегати декантацією переносяться в попередньо

зважені сухі чаші (табл. 13, кол. 2 і 3).

2.5. У подальшому кожна фракція водостійких структурних агрегатів висушується і

зважується, результати заносяться до табл. 13, кол. 4.

2.6. Маса водостійких агрегатів (табл. 13, кол. 5) розраховується як різниця між

масою чаші з сухими водостійкими агрегатами (табл. 13, кол. 4) і масою пустої чаші

(табл. 17, кол. 3).

2.7. Відсотковий вміст водостійких агрегатів (табл. 17, кол. 6) розраховують як

добуток 2 та добуток маси водостійких агрегатів (табл. 13, кол. 5).

2.8. Сума відсоткового вмісту водостійких агрегатів кожної фракції дає уявлення про

загальну водостійкість структури ґрунту (табл. 13, кол. 7).

13. Результати "мокрого" просіювання ґрунту

Розмір

фракцій

, мм

№ чаш

і

Маса пустої

чаші,г

Маса чаші з

сухими

водостійкими

агрегатами,

г

Маса

водостійких

агрегатів,

г

Вміст

водостійких

агрегатів,

%

Загальна

кількість

водостійких

агрегатів,

%

1 2 3 4 5 6 7 < 1

1-0,5 0,5-025

Оцінку структурно-агрегатного стану ґрунту проводять за допомогою даних

С.І.Долгова і П.У. Бахтіна (табл. 14).

14. Оцінка структурного стану ґрунту

(С.І. Долгов, П.У. Бахтін)

21

Вміст агрегатів 0,25 - 10 мм, % Сухе Мокре

Оцінка

>80 >70 відмінно80-60 70-55 добре 60-40 55-40 задовільно 40-20 40-20 незадовільно <20 <20 погано

За результатами агрегатного аналізу розраховують коефіцієнт структурності

ґрунту (Кс), під яким розуміють співвідношення кількості агрегатів (при сухому

просіюванні) від 0,25 - 10 мм (%) до суми агрегатів < 0,25 мм і > 10 мм (%). Чим вищий

Кс, тим краща структура ґрунту.

Результати структурного-агрегатного стану ґрунту представляють у вигляді

циклограми або диференціальних кривих.

ВИСНОВОК. Вказують на домінуючі фракції структурних агрегатів у ґрунті при

сухому та мокрому просіюваннях. Роблять висновок про структурно-агрегатний стан

ґрунту та його водостійкість. У разі потреби вказують на заходи щодо оптимізації

структури ґрунту.

Лабораторна робота 6

ВИЗНАЧЕННЯ КИСЛОТНОСТІ ҐРУНТУ

На ріст і розвиток рослин, мікробіологічні, хімічні й біохімічні процеси

ґрунту великий вплив має реакція ґрунту. Від реакції ґрунту значною мірою

залежить засвоєння рослинами поживних речовин ґрунту і добрив, мінералізація

органічної речовини, ефективність внесених добрив, урожайність

сільськогосподарських культур та його якість.

Реакція ґрунтового розчину залежить від співвідношення в ньому іонів

гідроксонію Н30+ і гідроксилу ОН-. Іон гідроксонію утворюється внаслідок

приєднання протона до молекули води, іон гідроксилу — в разі його втрати:

2Н2О = Н30++ ОНֿ¯.

22

Хоч кислотні властивості водних розчинів визначає іон гідроксонію Н30+,

прийнято вживати символ Н+ замість Н30+ і говорити про іон водню, а не про іон

гідроксонію.

Кислотність ґрунту зумовлюється іонами водню й алюмінію. При високій

кислотності пригнічується ріст і розвиток конюшини, конопель, буряків, пшениці,

люцерни, ячменю, капусти. Пригнічується також життєдіяльність нітрифікаторів і

амоніфікаторів та інших корисних мікроорганізмів.

Слабокислу реакцію мають чорноземи вилугувані, чорноземи опідзолені та

сірі лісові ґрунти, кислу чи сильнокислу — дерново-підзолисті ґрунти.

Розрізняють такі види кислотності: актуальну (або активну) і потенціальну.

Актуальна кислотність — це кислотність ґрунтового розчину, зумовлена

підвищеною концентрацією в ньому іонів водню порівняно з іонами гідроксилу. Ця

кислотність створюється вугільною кислотою (Н2С03), гідролітично кислими

солями і водорозчинними органічними кислотами, які виділяються при розкладанні

органічної речовини. Актуальна кислотність виражається величиною рН (від'ємний

десятковий логарифм концентрації іонів водню в розчині). Реакцію ґрунтового

розчину характеризують величиною рН водної витяжки.

Потенціальна кислотність зумовлена наявністю іонів водню та алюмінію в

твердій фазі ґрунту в поглинутому стані. Вона поділяється на обмінну та

гідролітичну кислотність. О б м і н н а кислотність ґрунту зумовлена обмінно-

поглинутими іонами водню й алюмінію, які можуть бути витіснені з ГВК катіонами

нейтральних солей. Ґрунти, які мають високу обмінну кислотність,

характеризуються особливо несприятливими властивостями. Крім того, обмінна

кислотність свідчить про значне збіднення ґрунту обмінними основами,

заміщеними відповідно до іонів водню та алюмінію. При внесенні на таких ґрунтах

калійних добрив, внаслідок поглинання іонів калію і витіснення іонів водню та

алюмінію із вбирного комплексу, може значно підвищитись кислотність ґрунту, що

негативно впливає на формування врожаю.

Особливо шкідливою є обмінна кислотність, зумовлена обмінним алюмінієм,

що токсичний для більшості культур. Найменш стійкі проти алюмінію рослини, в

яких він надходить до точок росту. При надлишку алюмінію затримується розвиток

кореневої системи, де в основному накопичується алюміній, знижується кількість

23

кореневих волосків, скорочується активна поверхня коренів, погіршується

надходження поживних речовин у рослини. Надлишок алюмінію в рослинах

порушує також обмін речовин, знижує продуктивність і якість врожаю.

Обмінна кислотність виражається в міліграм-еквівалентах на 100 г ґрунту і

величиною рН сольової витяжки. За показниками рН сольової витяжки визначають

ступінь кислотності ґрунту.

Г і д р о л і т и ч н а кислотність зумовлена менш рухливими іонами водню,

які важче заміщуються катіонами ґрунтового розчину, ніж ті, що характеризують

обмінну кислотність. Гідролітична кислотність виявляється при взаємодії ґрунту з

гідролітично лужним розчином солі СН3СООNа. При дії лужного розчину на

ґрунтовий комплекс витісняються іони водню Н+, міцніше зв'язані з ґрунтовим

комплексом, а тому їх виділяється значно більше, ніж при дії на ґрунт розчину

нейтральної солі.

Гідролітична кислотність характеризує повну кислотність ґрунту, оскільки

вона включає всю потенціальну й актуальну кислотність. Гідролітична кислотність

виражається в міліграм-еквівалентах на 100 г ґрунту. За гідролітичною кислотністю

визначають норму вапна для вапнування кислих ґрунтів.

Для характеристики всіх ґрунтів визначають рН водної витяжки. А для

ґрунтів, ненасичених основами, визначають рН сольової витяжки, обмінну і

гідролітичну кислотність; ці показники використовують для визначення потреби у

вапнуванні кислих ґрунтів. Найчастіше рН визначають за допомогою приладів рН-

метрів. При визначенні обмінної кислотності застосовують метод Соколова, а при

визначенні гідролітичної кислотності — метод Каппена.

Визначення рН водної витяжки

С у т ь м е т о д у полягає у вилученні іонів водню Н+ вільних кислот

дистильованою водою (рН = 5,6 — 6) при співвідношенні ґрунту до води 1 : 2,5 для

мінеральних ґрунтів і 1 : 25 для торф'яних з наступним вимірюванням активності

водню потенціометричним методом.

П р и л а д и і р е а к т и в и . рН-метр, фіксанали буферних розчинів.

Х і д а н а л і з у . рН-метр підготовлюють до роботи згідно з інструкцією.

Настроюють рН-метр за допомогою буферних розчинів з рН, що дорівнюють 4,01,

24

6,86, 9,18. Потім 20 г ґрунту переносять у склянку на 100 мл і заливають 50 мл

дистильованої води.

Вміст склянки збовтують 1 хв і залишають стояти на ніч. Занурюють у розчин

скляні електроди і, не збовтуючи його, за допомогою рН-метра визначають

величину рН водної витяжки.

Визначення рН сольової витяжки

С у т ь м е т о д у полягає у витісненні обмінних іонів водню Н+ і А13+ 1 н.

розчином КС1 (рН = 5,5—6) при співвідношенні ґрунту до розчину 1 : 2,5 для

мінеральних ґрунтів і 1 : 25 для торф'яних з наступним вимірюванням активності

іонів водню потенціометричним методом.

П р и л а д и і р е а к т и в и . рН-метр, 1 н. розчин хлориду калію, фіксанали

буферних розчинів.

15. Ступінь кислотності ґрунту залежно від рН сольової витяжки

Ступінь кислотності рН сольової витяжки

Ступінь кислотності

рН сольової витяжки

Дуже сильнокислі Сильнокислі Середньокислі

<4 4—4,5 4,5-5

Слабокислі Близькі до нейтральних Нейтральні

5-5,5 5,5-6 >6

Х і д а н а л і з у . рН-метр готують до роботи згідно з інструкцією.

Настроюють рН-метр за допомогою буферних розчинів з рН, що дорівнюють

4,01, 6,86, 9,18.

Беруть 20 г ґрунту, переносять у склянку на 100 мл і заливають 50 мл 1 н.

розчину хлориду калію. Вміст склянки збовтують 1 хв і залишають стояти на ніч.

Потім, не збовтуючи розчину, занурюють у нього скляні електроди і за допомогою

рН-метра визначають величину рН сольової витяжки. Щоб встановити ступінь

кислотності ґрунту, користуються табл. 15.

25

Лабораторна робота 7

ВИЗНАЧЕННЯ ГІДРОЛІТИЧНОЇ КИСЛОТНОСТІ ЗА

МЕТОДОМ КАППЕНА

С у т ь м е т о д у . Гідролітичною називають кислотність, зумовлену

взаємодією ґрунту з розчином гідролітично лужної солі СН3СООNа. Як сіль сильної

основи і слабкої кислоти СН3СООН у водних розчинах гідролізує з утворенням

іонів ОН-. Реакція відбувається до утворення слабодисоційованої сполуки —

оцтової кислоти. Водень ГВК реагує з іонами ОН-, утворюючи воду, а натрій

заміщає водень. Це призводить до зміщення рівноваги гідролізу праворуч і

утворення додаткової кількості оцтової кислоти, яка еквівалентна натрію,

витраченому на витіснення водню:

СН3СООNа + Н20 = СН3СООН + Nа + + ОН¯;

[ГВК] H+ + Nа + + 20Н¯ = [ГВК] Na+ + 2Н20.

Кількість оцтової кислоти, що утворилася, визначають після титрування

лугом. Слід зазначити, що в умовах лужного середовища в розчин переходять не

тільки іони водню обмінної кислотності, а й іони водню, міцніше зв'язані з

колоїдним комплексом ґрунту. Тому гідролітична кислотність — це сума актуальної

й потенціальної кислотності. Експериментально встановлено, що при одноразовій

обробці ґрунту СН3СООNа іони водню витісняються не повністю. Величина

гідролітичної кислотності в 1,75 рази більша.

Результати визначення використовують при обчисленні величини ємності

вбирання кислих ґрунтів, для встановлення норм вапна при вапнуванні, при

визначенні ефективного використання фосфоритного борошна.

Р е а к т и в и . 1 н. розчин ацетату натрію (136 г СН3СООNа • ЗН20)

розчиняють у мірній літровій колбі і за допомогою води доводять до риски,

перемішують і перевіряють рН. Добутий реактив (беруть пробу 20 мл) від однієї

краплі фенолфталеїну має давати слабо-рожеве забарвлення, що відповідає рН 8,2.

Якщо забарвлення не з'являється, то до нього доливають 1 н. розчин NаОН доти,

поки від однієї краплі фенолфталеїну не з'явиться слабо-рожеве забарвлення. Якщо

приготовлений розчин інтенсивно забарвлений у рожевий колір, то до нього

26

додають 10%-й розчин СН3СООН доти, поки інтенсивно рожеве забарвлення не

перейде в слабо-рожеве. рН вихідного розчину доводять до величини 8,2, тому що

саме ця величина рН відповідає зміні забарвлення фенолфталеїну. рН 1н. розчину

СН3СООNа теоретично дорівнює 9,5. Приготовлений реактив можна зберігати не

більш, ніж три дні (1%-й розчин фенолфталеїну, 0,1 н. розчин NaOH).

Х і д ан ал і з у . 40 г ґрунту переносять у колбу місткістю 250—300 мл,

приливають 100 мл 1 н. розчину СН3СООNа.

Вміст колби збовтують 1 год і розчин фільтрують крізь сухий складчастий

фільтр (біла стрічка).

Перед фільтруванням вміст колби збовтують і переносять на фільтр якомога

більшу частину ґрунту. Перші каламутні порції фільтрату відкидають. Якщо

фільтрат і далі залишається каламутним, то його фільтрують знову крізь той самий

фільтр.

Піпеткою беруть 50 мл фільтрату і переносять у колбу на 200 мл, добавляють

2—3 краплі фенолфталеїну і титрують 0,1 н. розчином їдкого натру до слабо-

рожевого забарвлення, яке не зникає протягом 1 хв. Якщо фільтрат жовтий, то

титрування здійснюють у присутності «свідка» — заздалегідь відтитрованої проби.

Величину гідролітичної кислотності (Н) (в мг-екв на 100 г ґрунту)

обчислюють за формулою:

10

10075,1

m

аН ,

де:

а — кількість точно 0,1 н. розчину NаОН, витраченого на титрування, мл;

1,75 — поправочний коефіцієнт на неповноту витіснення іонів водню при

одноразовій обробці ґрунту СНзСООNа;

100 — для перерахунку на 100 г ґрунту;

10 — для перерахунку кількості мілілітрів 0,1 н. розчину NаОН в мг-екв (1 мл 0,1

н . розчину NаОН відповідає 0,1 мг-екв іонів водню);

т — маса наважки ґрунту, г.

27

Лабораторна робота 8

АНАЛІЗ ВОДНОЇ ВИТЯЖКИ ҐРУНТУ

Частина рідкої фази ґрунту, що знаходиться у вільному стані і заповнює капілярні і

некапілярні пори в фунті, називається ґрунтовим розчином. За складом і концентрацією

ґрунтового розчину всі ґрунти можна розділити на дві групи - незасолені і засолені.

У незасолених ґрунтах концентрація ґрунтового розчину невелика. У його

мінеральній частині домінують бікарбонати (в основному кальцію), в дуже незначній

кількості присутні нітрати, сульфати і фосфати. Органічна частина розчину складається із

водорозчинних гумусових кислот і проміжних продуктів розкладу органічних залишків.

У засолених ґрунтах концентрація ґрунтового розчину висока, а склад визначається

складом солей, що засолюють ґрунт. Мінеральна частина розчину в цих ґрунтах,

звичайно, представлена хлоридами, сульфатами, а також бікарбонатами лужних і

лужноземельних катіонів і карбонатом натрію. В органічній частині ґрунтового розчину,

яка, звичайно, значно менша мінеральної (виключення складають гумусовані горизонти

солонців), переважають гумусові кислоти та їх солі.

Хімічний склад ґрунтового розчину, його реакцію і концентрацію вивчають

методом водної витяжки, який є умовним і дає лише якісну уяву про склад ґрунтового

розчину і його концентрацію.

Аналіз водної витяжки ґрунту також широко застосовують для характеристики

засолених ґрунтів і вирішення теоретичних і практичних питань їх меліорації.

Результати визначення вмісту катіонів і аніонів у водній витяжці представляють у

вигляді відсотків і міліграм-еквівалентах на 100 г ґрунту. В останньому випадку можливо

оцінити роль окремих катіонів і аніонів у складі легкорозчинних солей і встановити

розрахунковим шляхом їх склад.

Засоленими вважаються ґрунти, в яких вміст водорозчинних солей або величина

сухого (щільного) залишку перевищує 0,2-0,3%. Виділяють наступні ступені засолення

ґрунтів:

Ступінь засолення

Незасолені Слабозасолені Середньозасолені Сильнозасолені Солончаки

Вміст <0,30 0,30-0,50 0,50-1,0 1,0-2,0 2,0-4,0

28

солей, %

Легкорозчинні солі засолених ґрунтів за ступенем їх шкідливості для рослин (за

В.А.Ковдою) розташовані в наступному порядку:

Na2C03 > NaHC03 > NaCl > СаС12 > Na2S04 > MgCI2 >MgSO4

У водній витяжці визначають:

• сухий (щільний) залишок;

• вміст НСОз";

• вміст SO42-;

• вміст СІ̄ .

Ступінь засолення ґрунту оцінюють за табл. 16. Для цього концентрацію

токсичних іонів представляють у відсотках від маси ґрунту, помноживши на величину

міліграм-еквівалента токсичного іону.

16. Класифікація ґрунтів за ступенем засолення

(за В.А. Ковдою, В.В. Єгоровим та іншими, 1973)

Засолення ґрунту Сухий залишок (%) при різних типах засолення

хлоридно-содове

сульфатно-содове

содово-хлоридне

содово-сульфатне

Незасолені <0,15 <0,15 <0,15 <0,15 Слабозасолені 0,15-0,25 0,15-0,3 0,15-0,25 0,15-0,25 Середньозасолені 0,25-0,4 0,3-0,5 0,25-0,4 0,3-0,5 Сильнозасолені 0,4-0,6 0,5-0,7 0,4-0,6 0,5-0,7 Солончаки >0,6 >0,7 >0,6 >0,7

Засолення ґрунту Сухий залишок (%) при різних типах засолення

сульфатно-хлоридне

хлоридно-сульфатне

хлоридне сульфатне

Незасолені <0,2 <0,25 <0,15 <0,3

Слабозасолені 0,2-0,3 0,25-0,4 0,15-0,3 0,3-0,6 Середньозасолені 0,3-0,6 0,4-0,7 0,3-0,5 0,6-1,0 Сильнозасолені 0,6-1,0 0,7-1,2 0,5-0,8 1,0-2,0 Солончаки >1,0 >1,2 >0,8 >2,0

29

Потім підсумовують їх відсотковий вміст. За співвідношенням хлоридів,

сульфатів і гідрокарбонатів визначають тип засолення. Із табл. 16 видно, що ступінь

засолення залежить не тільки від кількості водорозчинних солей, але й від

співвідношення іонів, типу засолення.

При наявності сульфатного, хлоридно-сульфатного і хлоридного типів засолення

для діагностики можна використовувати співвідношення сухого залишку і хлору

(рис.1).

Ступінь засолення можна встановити на основі "сумарного ефекту" впливу

токсичних іонів. Токсичність тих або інших іонів виражають в еквівалентах хлору,

виходячи з наступних співвідношень: еквівалент Сl=0,1СО32- = ЗНСОз¯ = 6S04

2-. У

цьому випадку класифікація ґрунтів за ступенем засолення, з урахуванням

еквівалентної дії різних аніонів, має вигляд:

"Сумарний ефект" токсичних іонів (С032-, НСОЗ-,С1-, S042-),

мг-екв/100 г ґрунту <0,3

0,3 - 1,0 1,0 - 3,0 3,0 - 7,0

>7,0

Згідно з даними І.П. Айдарова (1985) гранично допустимий вміст у водній витяжці -

Сl 0,1-0,03%, HCО3 < 0,08%.

Значення диференціації ґрунтів за ступенем засолення дуже актуальне в прикладному

відношенні, тому що вона дозволяє встановити можливість використання ґрунтів у

сільськогосподарському виробництві і необхідність застосування меліорацій.

1. Приготування водної витяжки

1.1. 40 г повітряно-сухого ґрунту, просіяного через сито з отворами в 1 мм,

переносять до конічної колби з 200 мл дистильованої води без С02.

1.2. Суспензія сколочується протягом 3 хвилин, після чого фільтрується через

щільний складчастий фільтр. Під час фільтрації на лійку необхідно перенести і ґрунт для

затримання колоїдних частинок, що проходять через фільтр. Перші порції фільтрату (30 -

Ступінь засолення Незасолені Слабозасолені Середньозасолені Сильнозасолені Дуже сильнозасолені

30

40 мл) виливають знову на фільтр. Для проведення аналізу необхідно збирати тільки

прозорий фільтрат (мутний фільтрат знову виливається на фільтр).

2. Визначення величини сухого залишку

2.1. За допомогою піпетки беруть 25 мл водної витяжки і переносять у

попередньо зважену, суху і чисту фарфорову чашу місткістю 50 мл.

2.2. Чашу з водною витяжкою висушують на водяній бані.

2.3. Після сушки чашу зважують на аналітичних вагах.

2.4. Кількість сухого залишку (Х) в відсотках від маси повітряно-сухого ґрунту

розраховують за формулою:

cv

vmmХ

2

100112 ,

де:

m2 - маса чаші з сухим залишком після випаровування, г;

m1- маса пустої чаші, г;

v1 - кількість води, взятої для приготування водної витяжки, мл (200);

v2 - об'єм витяжки, взятої для випаровування, мл (25);

с - наважка ґрунту, г (40);

100 - коефіцієнт для перерахунку в відсотки.

3. Визначення загальної лужності

3.1. У колбу на 100 мл переносять за допомогою піпетки 25 мл водної витяжки і

добавляють 2 краплини метилоранжу. Витяжка забарвиться в жовтий колір.

3.2. Вміст колби титрують 0,01 н. розчином H2S04 до переходу жовтого кольору в

рожевий. Титрувати потрібно обережно, тому що кінець титрування проявляється

непомітно. Після титрування витяжку з колби не виливають.

3.3. Загальна лужність розраховується за формулою:

cv

vNvХ

2

1001 ,

де:

Х(нсоз) - загальна лужність, мг-екв/100 г ґрунту;

v - кількість 0,01 н. H2S04, яка пішла на титрування, мл:

31

N - нормальність титрованого розчину H2S04 (0,01);

v1 - кількість води, взятої для приготування водної витяжки, мл (200);

v2 - об'єм витяжки, взятої для титрування, мл (25);

с - наважка ґрунту, г (40);

100 - коефіцієнт для перерахунку на 100 г ґрунту.

Для розрахунку вмісту іонів НС03 у відсотках число мг-екв НС03 множать на 0,061,

тому що еквівалентна маса НС03 дорівнює 61, а мг-екв дорівнює 61/1000=0,061.

4. Визначення хлор-іону

4.1. У ту саму колбу, в якій визначалась лужність, прибавляють 1мл 10-%

розчину К2СIО4 і титрують 0,01 н. розчином AgN03 до появи червонуватого кольору. При

появі осаду кольору червоної цегли титрування припиняють.

4.2. Кількість хлор-іону розраховується за формулою:

cv

vNvX

2

1001 ,

де:

Х - кількість хлор-іону, мг-екв/100 г ґрунту;

v - кількість AgN03, яка пішла на титрування, мл;

N - нормальність AgN03 (0,01);

vr - кількість води, взятої для приготування водної витяжки, мл (200);

v2 - об'єм витяжки, взятої для титрування, мл (25);

с - наважка ґрунту, г (40);

100 - коефіцієнт для перерахунку на 100 г ґрунту.

Для розрахунку вмісту іонів СІ у відсотках число мг-екв СІ множать на 0,0355,

тому що еквівалентна маса СІ дорівнює 35,5, а мг-екв дорівнює 35,5/1000=0,0355.

5. Визначення сульфат-іону

5.1. Перед проведенням кількісного визначення сульфат-іону проводять якісний

аналіз. Для цього 10 мл водної витяжки, що взята в пробірку, підкислюють 2 краплинами

10% розчину НСІ, прибавляють приблизно 1 мл 1% розчину ВаС12 і нагрівають до

кипіння.

5.2. Якщо розчин не помутнів, то S042" відсутня; якщо помітне слабке

32

помутніння, то у водній витяжці присутня незначна кількість S042", яка відмічається в

результатах як "сліди"; якщо випадає осад, то необхідно провести кількісний аналіз.

ВИСНОВОК. Вказують на якісний і кількісний склад водної витяжки ґрунту.

Визначають тип і ступінь його засоленості. Вказують на заходи з оптимізації складу

ґрунтового розчину.