М И Н И СТ Е РСТ ВО О БРА ЗО В А Н ИЯ РО ССИ ЙСКОЙ Ф Е Д Е РА Ц ИИ
В О РО Н Е Ж СКИЙ ГО СУД А РСТ В Е НН ЫЙ УН И В Е РСИ Т ЕТ
Яб
лонских Л.А .
П О Л ЕВЫЕ И Л А Б О Р А Т О РН ЫЕ И СС Л ЕД О ВА Н ИЯ
П РИ ВЫ П О Л Н Е Н ИИ Д И П Л ОМ Н ЫХ Р А Б ОТ
Ученое пособ
б
ие по спе
По дисциплине О ПД Ф 04–Ге
циальности 030027-почвове ниеде
ограф ия почв
В О РО Н ЕЖ
2003
Стр.1
3
ВВЕД Е Н ИЕ
цпрактикум по изуче
ских свойств почв. Спе
лаб
лого-почве
спе
оратор но-практиче
писание основных разде
стор оннюю характе
тории. Из б
многие, наиб
Ученым планом для студе
нного ф акульте
б
та В ороне
нтов V ку рса почве
ж ского госуниве
нию ф изиче
циф ика е
ольш ого числа ме
олее достове
го заклю чае
ристику почв и почве
тодов иссле
щ е
чают опре леде нные у ровни или ве
свойства почв и проте
ляю щ ие реш ать поставле
Т е
щ е
те
ны изуче
рритор ий (хозяйств) Сре р усского Ч е
сматривает прове ние в пе
ве
мы дипломных раб
нию почв и почве
дне
де
нных иссле
дований. Раб
почвы , мате
взаимооб
ксное иссле
условле
стности. Сущ ность ее заклю чае
стков для закладки почве
ность заложе
компле
ния топограф иче
нных разре
нных разре
нного отде ния б
рсите
ле
та пре
ских , ф изико-химиче
тся в выполне
иоских
и химиче
нии компле
ских занятий, на основе которых производится налов
дипломной раб
оты , рассматриваю щ их разнонного
покрова конкре
дования почв выб
тной те
рные и об принятые. При их выполне
личины показате
лей, характе
каю щ ие в них химиче
нные иссле
от студе
довате
ские проце
нтов каф е
риод производстве
ота в поле начинае
тся в тщ ате
ринские породы и др .), сущ е
нности. На их приме
распре леде ния ПП в условиях ме
почве
б
ватить все типы , подтипы , роды , виды , основные разновидности почв и
об
е чить достаточную повтор ность для почв, занимаю щ их наиб
площ ади (2-3 разре
ор ом почве
спе
за на каждый вид).
1. О ТБ ОР И П О Д ГО Т О ВКА П О ЧВЕ Н Н ЫХ П Р ОБ К А Н А Л И ЗУ,
Е Д И Н И ЦЫ И З
О тб
ор почве
не
ИХ Х РА Н Е Н ИЕ И ПО Д ГО Т О В КА К А Н АЛИ ЗУ
нных об
М Е Р Е Н ИЯ УР О ВН ЕЙ П О КАЗ
О Т БОР ПО Ч В Е Н Н ЫХ О БРА ЗЦ ОВ ,
разцов для характе
главная задача из программы иссле
вильно взять об
лизу . Д ля характе
дого ге тиче
«сплош ной» колонки: снизу вве
сре
см. Т е
не
щ их свойств почвы об
ского горизонта. При этом пробы отб
разца из ге тиче
разец из почвы в поле и правильно подготовить е
ристики об
дований, поэтому оче
разцы отб
А Т Е Л ЕЙ
ристики свойств почвы –
нь важ но праго
к анаираю
тся ме
ирают из каж -
тодом
дней части каждого горизонта пр ямоугольник длиной рера около 10
хника взятия об
рх , начиная с горизонта С выре тся в
б
зае
ского горизонта такова: находят се
-
нных об
зов сопровождае
лем задачи.
дры ге
б
раны лишь не
нии полу -
ризу ю щ ие
рри-
нного
покрова (ПП) неольш их по площ ади
рнозе
м ья. Каждая из них пре
нной практики поле
тся с ре
льном выб
зов. При этом не исклю чае
дование природных об ктов (растите
ству ю щ их в те
разцов для анализа. О б
ских проф илей, которые пре
ъе
льность, ре
зо- и микроре фа. Заложе
тся из мор ф ологиче
щ ее их количе
ре устанавливаю тся закономе
лье
ссы , а также позвоограф
ии почв посвяду
-
когносцировки на ме
оре конкре
вых поч-
тных
учатся
возм ож -
дусматривают
льеф ,
сной взаимосвязи и
р ности
ние основных
ским описанием и отство
долж но ох -
ольш ие
дусмотрен
-
кса
Стр.3
6
После отб
ступке и просе
почву хранят в б
Ле
ивают че
удет просе
ора кореш ков почву вновь растирают в ф ар ф оровой
ивают че
р ез сито с отве
сную подстилку, де
льчают в ступках , размалывают на ме
3 мм. Затем отб
се
б
ш ивают в хорошо ве
ме
ральная почва.
Д ля оце
ских почве
Е Д И Н И ЦЫ И ЗМ Е РЕ Н ИЯ УРО В Н ЕЙ ПО К А ЗА Т Е ЛЕЙ И СПО СО -
БЫ В Ы РА Ж Е Н ИЯ РЕ ЗУЛЬ Т А Т ОВ АН АЛИ ЗА ПО ЧВ [1]
ни у ровней показате
лей химиче
1960 г. 11-я Ге ральная конф е нция по ме
ждународную систе
нных проце
не
ссов используют е
ре
му е
де
О на вклю чает 7 основных е
почв чаще все
ства.
эквивале
настоящ ее вре
го используют е
С вве нием СИ такие е
е
реляеб мыми дольными е
часть от принятой е
де
промиллях (тысячная доля, %о, ppt), в миллионных долях (млн-1, в англоязычной
лите
оце
этой систе
ной лите
соотве
ракте
не е
ние массы компоне
мы. Ре
зультаты анализа выражают в проце
нки малых конце
щ е
ратуре. В оте стве
об
нной лите
ратуре ppm – pars pro million). Е диницы ppt и ppm удоб
нтраций ве ств, их ш ироко используют в иностранче
нтах
(сотая доля, %),
ны для
тствует 1 ppm. Д остаточно часто приме
ризуют выраже
агир у ю щ ими или соде
диницы массы , а е
О сновной е
диницы количе
диницей количе
дольными е
диницами – де
ратуре чаще приме
няют е
р жащ имися в почвах компоне
ства ве ства.
щ е
нивать эквивале
щ е
щ у ю ся в 1 кг или 100 г почвы (мгθкг-1 или мг/кг, мг/100 г почвы ). В тех
случаях когда не
ре
нную в миллиграмм ах массу компоне
ходимо оце
ства ве ства в СИ являе
нтные соотнош е
ния ме
миллимоль (ммоль, mmol) и микромоль (мкмоль, :mol). Пе числе
диницы , которые ханта,
соде
няют мг/кг, что
ржаж
ду
нтами, используют
тся моль (mol),
цимоль (дмоль, dmol), сантимоль (смоль, cmol),
ре
нные
диницы ф изиче
р ам и ве
нке химиче
ских свойств почв и химиче
ских ве
личин. В
диницы количе
диниц СИ (Systeme International d`Unitees – SI).
диниц. При оце
диницы массы и е
нт, ранее принятые почвове
мя в зар убж ной лите
диницы ф изиче
го мира, б
стране они во многих изданиях продолжают использоваться.
В СИ основной е
диницей массы являе
диницами (е
ской ве
В почвове нии часто используют е
долю того или иного компоне
отнош е
нта, соде
нта в почве. Под массовой долей понимают
р жащ е
диницы , характе
гося в систе
ме, к об
ратуре не употреляю тся. В наш ей
тся килограмм, а часто употыли
упраздне
б
диницами, составляю щ ими долю ,
личины ) – грамм и миллиграмм.
ризу ю щ ие массовую
щ ей массе
личинам приняла Ме
ского состояния
-
-
ства ве -
диницы массы , как грамм- и миллиграммдами
все
ще
ны и в
р ез сито в 1 мм. Растирают и просе
ян ве
ирают сре
сь об
дний об
умажном паке
нтилир уе
те или проб
р стиями 0.25 мм. Подготовле
ирке, закрытой проб
кой.
рнину , торф из-за б
мом поме нии не
щ е
льнице и просе
ольш ой влаж ности вы су -
сколько суток, затем изивают
че
р ез сито 2разец
массой 5-200 г, изме
льчают и проразец,
который затем хранится так же, как и мине
ивают до тех пор , пока не
-
нную
Стр.6
дольные е
де
диницы соотве
приве ны р усские и ме
В соотве
0.012 кг угле
угле
ме
тствуют 10-1, 10-2, 10-3, 10-6 доле моля. В скоб
ждународные об
7
ках
означе
тствии с СИ м о ль – е
ме
ния е
диница количе
ме
диниц.
щ ая из стольких стр укту рных эле нтов, сколько атомов соде
рода-12 (12С). Ч исло атомов в 0.012 кг 12С, или в одном моле
рода-12 равно числу Авогадро – 6.022·1023. Т огда 6.0221·023лю б
стр укту рных эле нтов составляет моль этих эле нтов.
Стр укту рными эле нтами могут б
ства ве ства, состояр
жится в
щ е
ых
ме
иона Al+ и пр .
Экв и в але н т ом называют ре
динять, высвоб
лы , атомы , ионы , эле
В каче
мож ет присое
эквивале
ве ства Ca2+ записывае
Символом «М» об
одному эле
ку эквивале
ницей количе
Количе
щ е
масса рассматривае
ы ть ре
ктроны , пр отоны и разнооб
ождать или б
ства ве ства эквивале
ство ве ства об
стве условных частиц мож но рассматривать 1/2 моле
альные частицы – моле
разные условные частицы .
кулы H2SO4, 1/3
ку -
альную или условную частицу, котор ая
ы ть каким-либо др угим об
разом
нтна одному иону водорода в кислотно-основных ре
ктрону в окислите
нт рассматривае
щ е
щ е
льно-восстановите
тся как частица (ре
льных ре
нта также являе
тся как масса, отне нная к количе
ницей молярной массы в СИ являе
М (Са2+)=0.04008 г·ммоль-1,
М (1/2Са2+)=0.02004 гθммоль-1. Т аким об
м о лярн ая м асса CaCl2 со ст ав ля ет 110.99 г·м о ль-1 и ли сок
1 м о ль CaCl2 со ст оит из 6.022·1023 м о лек
разом:
акциях или
альная или условная), е
тся моль.
тся как n(Са2+). Н апример, n(Са2+)=5 ммоль.
означают молярную массу ве ства. М олярная
се
означают символом «n». Т ак, количе
щ е
использованы г·моль-1, г·смоль-1, г·м моль-1. Н априм ер М (Са2+)=40.08
г·моль-1,
тся кг·моль-1 или кг/моль. М огут б
М (1/2Са2+)=20.04 г·моль-1,
ул, и м еет м ассу 110.99 г;
щ е
су 0.5486·10-3 г, М (е -)=0.5486·10-3 г·м о ль-1.
Количе
щ е
ное на об
вол «с»). Т огда выраже
1 моль HCl, име
моль·л-1 соотве
отве
тствует выраже
ре
йти к е
чину е
тствует выраже
ле н т ов , и м е ет м ассу 20.04 г, м о лярн ая м асса 1/2Са2+ соо т в е т ст в ует
20.04 г·м о ль-1 и ли М (1/2Са2+)=20.04 г·м о ль-1;
1 м о ль элект ро н ов (е -) со ст о ит из 6.022·1023 элект ро н ов , и м еет м асство
ве ства (число молей растворе
нного ве ства), де
щ е
ъем раствора, рассматривают как молярную конце
ние для конце
ет вид: с(HCl)=1 мольθл-1. В ыраже
нию 0.1М H2SO4.
Д ля того, чтобы от количе
щ е
ще
об
ммоль (слово моль после числа в заголовках таб
дуе
нтрации раствора, соде
М (Са2+)=40.08 г·м о ль-1;
1 м о ль (1/2Са2+) со ст оит из 6.022·1023 усло в н ых част иц, и ли экв и ваакциях
. Поскольдиство
ству
ве ства. Е диы
ть
М (CaCl2)=110.99 г·м о ль-1;
1 м о ль Са2+ со ст о ит из 6.022·1023 ио н ов , и м еет м ассу 40.08 г,
раще нно -
леннтрацию
(сим -
р жащ е
го массе, число молей ве ства не ходимо умножить на ве
го молярной массы . Пре
лиц не склоняе
нию 0.1н. H2SO4, с(H2SO4)=0.1 мольθл-1 соства
ве ства в иссле м ой систе
дполож им, что 1 кг почвы соде
ние с(1/2H2SO4)=0.1
ме пе
ли-
р
ж ит 50
тся) сульго
в 1 л
Стр.7
Т огда, умнож ив 50 ммоль на 0.096 г/ммоль, получим, что в 1 кг почвы соде
ф
ат-ионов. М олярная масса SO4
2-. Е сли ре
р жится 4.8 г SO4
вует 100 ммоль (-)·кг-1 или 100 м моль(-)/кг. В этом случае, чтобы вычислить
массу сульф ат-ионов в почве, число миллимолей эквивале
ф ат-ионов ну ж но умножить на молярную массу эквивале
равную 0.048 г/м моль. Получаем тот же ре
лом миллимолей эквивале
нтов сульф ат-ионов (1/2SO4
2-), то он соотве
тстнта
М (1/2SO4
тствует 0.48%.
С помощ ью е
разом:
50 м м о ль (SO4
вы;
(1/2SO4
1/2SO4
почвы становится моль (е-)кг-1 по отнош е
позициям ППК или моль (p+) кг-1 по отнош е
пе
ле
ле
де
б
об на – Е КО ) или положите
р ядов частиц почве
с систе
ме
ме
мой СИ е
р жание об нных катионов в ППК и е
ы ть выраже
ммоль (+)/100 г почвы .
К роме основных е
вре
мя, сила све
та, сила эле
тура), использу ю тся производные е
поте
нциала, или мольного изме ния своб
ктриче
не
нных паст – симе
dSθm-1, mSθm-1).
нс на ме
нно равны , потому что 1 протон (p+) или е
нт в виде катиона компе
ме
нсир у ю щ им отрицате
нного поглощ аю ще
диницей количе
100 м м о ль (1/2SO4
2-)/100 г почвы;
молях эквивале
диниц количе
ства ве ства ре
щ е
2-)·кг-1, 5 см о ль (SO4
нтов суль2-),
зультат.
М асса сульф ат-ионов в
1 кг почвы составляет 4.8 г, или массовая доля сульф ат-ионов в почве соотве
массовой
долей сульф ат-ионов, равной 0.48%, могут б
ду ю щ им об
2-)·кг-1, 10 см о ль (1/2SO4
днем случае знак «-» об
зно помнить, что ре
зультаты анализа почвы с
ы ть выраже
ны сле
-
2-)·кг-1 и ли 5 м м о ль (SO4
100 м м о ль (-) кг, 10 см о ль (-) кг, 10 мм о ль(-)/100 г почвы.
В после
2-. Поле
зультаты анализа, выраже
ратуре прош лых лет), числе
Е диницы количе
ству оце
нтов и в миллиграмм-эквивале
нно равны .
щ е
об нных свойств почв. Характе
по су щ е
нивают количе
льных (е
ме
2-)/100 г поч2-)·кг-1,
10 м м о ль
означает заряд условной частицы
нные в милличае
ства
ве ства используют при иссле
ризуя ионооб нную способ
ство отрицате
льных (е
ства ве ства зар ядов на е
нию к отрицате
льные зар яды ППК. В е
нсируют 1 отрицате
го эле
ность почв,
мкость анионного об на – Е АО ) заго
компле
ще
кса (ППК). В соотве
льно зар яже
диницу массы
нным
нию к зар ядам катионов, ком -
личины долж ны б
ктрохимиче
ы ть чисский
эквиваны
, например, как 50 ммоль (p+) кг-1, 50 ммоль (+) кг-1, или 5
диниц СИ (масса, количе
щ е
ского тока, те
р модинамиче
диницы . Т ак, для оце
одной эне
зуют джоуль на моль (Дж /моль, Jθmol-1), для оце
ской проводимости почве
водой почве
нки уде
мпе
ргии Гибб
нки химиче
льной эле
мкость катионного об на могут
льный заряд ППК. Т огда соме
ство
ве ства, длина,
ская те раского
нных
раствор ов и ф ильтратов из насы щ е
тр (См/м , дСм/м , мСм/см, Sθm-1,
са, испольктриче
нных
-
мкость
катионного
ме
тствии
2- равна 96 г/моль или 0.096 г/ммоль.
зультат анализа той же почвы выраж ен чис8
нтах
(что встре тся в лите
довании ионо-
Стр.8