Сравнительный анализ методов определения гумуса

Экспериментальная часть работы проводилась в образцах почв, отобранных на опытных полях ВГАУ. В них изучалось влияние различных систем удобрения и мелиорантов на гумусное состояние выщелоченного чернозема в длительном стационарном опыте, заложенном в 1987 году. Почва опытного участка - чернозем выщелоченный малогумусный среднемощный тяжелосуглинистый на покровных суглинках. Содержание гумуса в пахотном горизонте колеблется от 3.50 до 4.80%. Реакция почвенного раствора (рН) в пахотном горизонте варьирует в пределах 5.4-6.1. Гидролитическая кислотность значительная и составляет 3.18-5.51 мг.-экв/100 г почв. Сумма поглощенных оснований колеблется по профилю от 22.3 до 29.8 мг.-экв/100 г почвы. Величина степени насыщенности основаниями находится в пределах 85-94%.

Повторность анализа четырехкратное. В опыте использован следующий севооборот: пар черный, озимая пшеница, сахарная свекла, вико-овсяная смесь, озимая рожь, ячмень. Все культуры севооборота выращивались с учетом агротехнических требований их возделывания в условиях Воронежской области. Минеральные удобрения вносились ежегодно. Применялась аммиачная селитра, двойной суперфосфат, хлористый калий. Навоз вносился один раз за ротацию под сахарную свеклу в дозе 40 т/га. Дефекат в дозе 28 т/га был внесен в черном пару под озимую пшеницу в 1987 и повторно в дозе 20 т/га в 1999 году (начало третьей ротации севооборота) на 13 и 15 вариантах. В 2005 году (начало четвертой ротации севооборота) внесено по 22 т/га дефеката на 13 и 15 вариантах.

Наиболее полное представление о типе климата и метеоусловиях проведения опыта можно составить при анализе климадиаграмм. Методика их составления предложена Вальтером Г. (1968). При построении климадиаграммы соотношение между средней месячной температурой и осадками принимают равным 1:2, т.е. 10 градусам соответствует 20 мм осадков. При таком масштабе засушливая часть года характеризуется кривой осадков, расположенной ниже температурной кривой. Избыточно увлажненные периоды характеризуются кривой осадков расположенной выше температурной кривой. Т.о., обе кривые позволяют определить водный баланс территории за период вегетации (рис.9).  

Рис. 9. Климадиаграмма

  Оценка метеоусловий за годы проведения опыта в условиях опытной станции ВГАУ производилась по данным метеостанции, расположенной в г. Воронеже. Особенностью климата является хорошо выраженная периодичность влажных и засушливых периодов, хорошо видимая на климадиаграммах. Выявленная нами повторяемость влажных и засушливых периодов обусловливала цикличность увлажнения и иссушения почвенно-грунтовой толщи и способствовала формированию пульсирующего водного режима исследуемых почв и пульсирующий режим почвенных карбонатов. Поэтому культурное почвообразование протекает на фоне пульсирующего режима почвенных карбонатов и тесно с ним связано. Подобный режим обусловил формирование стабильных форм гумуса.

Для сравнения нами была использована целинная почва с опытного участка. Исходя из большей окультуренности огородной почвы, следовало предполагать значительно более высокую ее гумусированность в сравнении с пахотной почвой, что подтвердилось результатами анализов.

В таблице 3 нами приведены результаты определения гумуса по общепринятым методикам.

Таблица 3. Результаты определения гумуса

Вариант

опыта

 Метод определения
По Тюрину По Тюрину

в модификации Никитина

 по Орлову- Гриндель
мл, соли Мора Гумус, % мл, соли Мора Гумус, % D Гумус, %
1 - опытный участок 12,9 8,13 12,8 8,45 0,558 8,58
2 проба 17,1 3,91 16,8 4,33 0,304 4,68
3 проба 16,6 4,43 17,0 4,12 0,308 4,74
4 проба 17,2 3,81 17,4 3,60 0,279 4,29
Холостой 20,9 - 21,0 - - -

Как и следовало ожидать, результаты определений, выполненных по разным методикам, оказались различными. Определения содержания гумуса по методу Тюрина дает заниженные показатели. На наш взгляд это обусловлено существенными недостатками метода.

Учитываем общий недостаток, присущий вообще методу определения гумуса. Он заключается в особенностях пробоподготовки. Общеизвестно, что на результаты определения содержания гумуса в почвах сильно влияет первый этап пробоподготовки – отбор видимых растительных остатков. Результат во многом зависит от тщательности работы аналитика, выполняющего эту операцию. Следовательно, в ходе подготовки почвы к анализу важным является субъективный фактор.

Вторая операция пробоподготовки – отбор мелких растительных остатков проводится с использованием эбонитовой палочки. На этом этапе пробоподготовки возникает масса сложностей. Они возникают из невозможности какой-либо стандартизации этой операции. Как сильно следует электризовать эбонитовую палочку? На какой высоте над образцом почвы проводить ее и с какой скоростью? Сколько раз выполнить эту операцию? На электризацию эбонита влияет также и влажность воздуха. Хорошо известно, что если эбонитовая палочка проводится на высоте менее 1 см над образцом почвы, то к ней притягиваются не только мелкодисперсные растительные остатки, которые должны удаляться, но и глинистые частицы. А ведь на них главным образом и закрепляются гумусовые вещества в виде кутан – пленок. Удаление этих частиц приводит к заметному снижению результатов определения гумуса.

Далее образец растирается и просеивается через сито с диаметром ячеек 0,25 мм. На этой операции возможны потери почвы, так как, если образцы растираются вручную, аналитик может отбросить трудно растираемые песчаные частицы, т.е. вновь работает субъективный фактор.

К растертому и перемешанному образцу, перенесенному в колбу, следует прилить 10 мл хромовой смеси. На точность ее дозирования оказывает влияние скорость истечения из бюретки. Если скорость излишне высока, то вследствие значительной вязкости хромовой смеси может быть прилито заметно меньше 10 мл, что скажется на точности определения и воспроизводимости результатов. Вновь все зависит от опыта аналитика.

Операция кипячения пробы тоже не поддается стандартизации. Интенсивность нагрева зависит от вида используемого нагревательного прибора. Однако вне зависимости от этого добиться одинаковых условий нагрева проб практически невозможно.

Последний источник ошибок возникает при титровании пробы. Опять все зависит от опыта аналитика.

В модификации Никитина удается выдержать примерно одинаковые условия для достаточно большой партии образцов при термостатировании. Это, несомненно, положительно влияет на результаты анализа. Как следует из данных табл. 3, при определении гумуса по модификации Никитина в 2 случаях из 4 получены более высокие результаты, чем по методу Тюрина.

Метод Орлова-Гриндель не имеет большей части недостатков, присущих другим методам определения гумуса. По данной методике не требуется точного дозирования окислителя, т.к. определяется концентрация Cr+3, эквивалентного окисленному гумусу. Фотометрирование пробы заменяет титрование, что исключает возникающие при этом ошибки. Как следует из данных табл. 3. по этому методу получены самые высокие результаты. Считаем, что они в большей степени соответствуют реальному содержанию гумуса в исследованных образцах.

Как уже отмечалось выше, максимальное содержание гумуса наблюдается в высокоокультуренной огородной почве. Это связано главным образом с высокими дозами навоза, вносимого в почву ежегодно. Известно, что в хорошо перепревшем навозе крупного рогатого скота содержатся органические гумусоподобные вещества. Ежегодное их поступление в почву обеспечивает поддержание высокого уровня содержания гумуса, т.к. компенсируются все потери, в том числе и на минерализацию органического вещества.

На вариантах опыта содержание гумуса варьирует в пределах 3,85-4,68%. Самое высокое содержание гумуса 4,74% наблюдается на варианте с внесением 40 т/га навоза, а самое низкое - 3,85% на варианте с дефекатом, что обусловлено ускоренной минерализацией пожнивных остатков.

Полученные результаты сравнения основных методик определения гумуса позволяют отдать предпочтение методу Орлова-Гриндель как самому экспрессному и точному.